Устройство и способ для прерывания тока в линии передачи или распределения энергии и компоновка ограничения тока

Устройство и способ для прерывания тока в линии передачи или распределения энергии и компоновка ограничения тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к устройству для прерывания электрического тока, протекающего через линию передачи или распределения энергии, содержащую параллельное соединение основного прерывателя и нелинейного резистора, основной прерыватель, содержащий, по меньшей мере, один мощный полупроводниковый переключатель первого направления тока. Кроме того, изобретение относится к способу для использования устройства, в котором устройство соединено последовательно с линией передачи или распределения энергии. И еще, также, изобретение относится к компоновке ограничения тока, содержащей, по меньшей мере, два из упомянутых выше устройств.

Первоначально изобретение было выполнено в отношении высоковольтных прерывателей постоянного тока, то есть, устройств переключения, которые способны прерывать ток, протекающий через линию передачи энергии, в то время как линия имеет уровень напряжения, превышающий 50 кВ. Однако, изобретение также применимо для прерывателей для линий распределения энергии постоянного тока среднего напряжения, то есть, для диапазона напряжения постоянного тока от приблизительно 1 кВ до 50 кВ, и некоторые варианты осуществления изобретения даже применимы для прерывателей для передачи и распределения энергии переменного тока с любым уровнем напряжения, как описано ниже.

В EP 0867998 B1 предложено использовать параллельное соединение, по меньшей мере, одного мощного полупроводникового переключателя и шунтирующего сопротивления выброса тока для прерывания тока, протекающего через высоковольтную сеть постоянного тока (HVDC). Идея, лежащая в основе этого, состоит в том, чтобы обеспечить такой твердотельный прерыватель постоянного тока, который реагирует намного быстрее на сигнал отключения, чем обычный известный механический прерыватель постоянного тока, и который, таким образом, снижает риск развития больших токов, приводящих к повреждениям в сети HVDC в случае неисправности.

На практике твердотельные DC прерыватели, то есть, прерыватели, способные прерывать постоянный ток и содержащие, по меньшей мере, один мощный полупроводниковый переключатель, не используются для систем передачи энергии HVDC, из-за высоких потерь тока в таких прерывателях. Это связано с тем фактом, что высокое рабочее напряжение, с одной стороны, и сравнительно низкое номинальное напряжение одного мощного полупроводникового переключателя, доступного в настоящее время на рынке, с другой стороны, требует встраивать в твердотельный прерыватель постоянного тока существенное количество подключенных мощных полупроводниковых переключателей. Такое количество может легко достигать нескольких сотен в случае уровня напряжения HVDC нескольких сотен кВ. Во время нормальной работы системы передачи энергии HVDC, прерыватель DC и, таким образом, все его мощные полупроводниковые переключатели должны быть включены, подвергая мощные полупроводниковые переключатели непрерывной нагрузке под воздействием тока. Получаемые в результате потери в установившемся состоянии составляют от 0,2 до 0,3% энергии, передаваемой через DC прерыватель. В случае твердотельного DC прерывателя, пригодного для линейного напряжения 640 кВ и нормального номинального тока 2 кА, такие потери в установившемся состоянии равны 3 МВт, что составляет практически приблизительно половину потерь известного мощного преобразователя HVDC для 640 кВ. Потери приводят к существенным затратам в течение срока службы твердотельного прерывателя, в частности, в случае, когда требуется использовать множество твердотельных прерывателей, например, в будущих сетевых приложениях постоянного тока с несколькими электрораспределительными подстанциями постоянного тока.

В EP 1377995 B1 представлен механический переключатель, который, помимо прочего, пригоден для использования параллельно твердотельному прерывателю для уменьшения потерь в установившемся состоянии прерывателя. Механический переключатель имеет множество точек переключения, расположенных последовательно друг с другом, которые работают одновременно и, по сравнению с другими механическими переключателями, с высокой скоростью, то есть, во временном диапазоне приблизительно 1 мс. Когда твердотельный прерыватель находится в закрытом состоянии, механический переключатель является также закрытым и проводит ток, в то время как ток не протекает через мощные полупроводниковые элементы прерывателя и, таким образом, не возникают потери. Если должна быть выполнена операция прерывания, вначале открывают механический переключатель так, что ток передают на прерыватель, и после этого открывают прерыватель.

Такая компоновка имеет два основных недостатка. С одной стороны, механический переключатель выполняет активное прерывание тока, для того, чтобы передать его в твердотельный прерыватель. В результате в точках прерывания переключателя возникают дуги, которые приводят к преждевременному износу соответствующих контактов, требуя, таким образом, технического обслуживания переключателя уже через несколько операций переключения. С другой стороны, следует отметить, что механический переключатель предназначен для диапазона напряжений 12-36 кВ. Соответственно, для применений с более высоким уровнем напряжения в несколько сотен кВ, потребуется последовательное соединение множества механических переключателей. Для обеспечения равномерного распределения напряжения по последовательно включенным переключателям, в частности, для случая, когда скорость работы несколько отличается между переключателями, требуются параллельно подключаемые конденсаторы. Это существенно увеличивает стоимость оборудования.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы найти альтернативное решение для прерывателя HVDC, с помощью которого уменьшаются потери в установившемся состоянии в мощных полупроводниковых переключателях, и одновременно исключаются недостатки, описанные выше со ссылкой на EP 1377995 B1.

Эта цель достигается с помощью устройства и способа в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения.

В соответствии с изобретением, устройство для прерывания электрического тока, протекающего через линию передачи или распределения энергии, также называемое устройством прерывания, содержит, - помимо известного параллельного соединения основного прерывателя и нелинейного резистора, причем основной прерыватель содержит, по меньшей мере, один мощный полупроводниковый переключатель первого направления тока, - последовательное соединение высокоскоростного переключателя, содержащего, по меньшей мере, один механический переключатель, и вспомогательного прерывателя, причем это последовательное соединение подключено параллельно параллельному соединению. Вспомогательный прерыватель имеет меньшее сопротивление в открытом состоянии, чем основной прерыватель, и содержит, по меньшей мере, один мощный полупроводниковый переключатель первого направления тока. Термин «сопротивление в открытом состоянии» относится к сопротивлению для тока, протекающего через включенный мощный полупроводниковый переключатель. Другими словами, вспомогательный прерыватель имеет меньшее падение напряжения из-за электропроводности, чем у основного прерывателя.

Устройство в соответствии с изобретением предлагается использовать следующим образом: устройство должно быть последовательно соединено с цепью протекания тока, проходящей через линию передачи или распределения энергии, предпочтительно линию передач энергии HVDC, и, при нормальной работе, вспомогательный прерыватель и высокоскоростной переключатель устройства должны быть закрыты, что означает для вспомогательного прерывателя, что соответствующие мощные полупроводниковые переключатели должны быть включены. Основной прерыватель закрывают, то есть, его полупроводниковые переключатели включают в соответствующий момент времени, перед тем, как вспомогательный прерыватель будет снова открыт. Если после этого будет принят сигнал открывания вспомогательного переключателя, вспомогательный прерыватель открывают, коммутируя, таким образом, ток в основной прерыватель, затем открывают высокоскоростной переключатель, и, наконец, открывают основной прерыватель, если будет принят сигнал открывания основного прерывателя. В результате, ток коммутируют из основного прерывателя в нелинейный резистор, при этом уровень тока уменьшается, и напряжение ограничивается. Как будет понятно из этого способа, высокоскоростной переключатель необходим для отсоединения вспомогательного прерывателя от линии, для того, чтобы предотвратить приложение полного напряжения к вспомогательному прерывателю.

Устройство и предложенный способ его использования, в соответствии с изобретением, имеет, помимо прочего, следующие преимущества, в частности, для высоковольтного применения с постоянным током:

Потери в установившемся состоянии уменьшаются, поскольку во время нормальной работы, ток больше не протекает через основной прерыватель, но, вместо этого, протекает через высокоскоростной переключатель, который представляет собой механический переключатель, не вносящий практически никаких потерь, и через вспомогательный прерыватель, который имеет низкое сопротивление в открытом состоянии и, в результате чего, на нем падает меньшее напряжение, чем на основном прерывателе. Поскольку потери в установившемся состоянии в основном прерывателе исчезают, основной прерыватель больше не проявляет тенденцию тепловой перегрузки, так что активное охлаждение основного прерывателя больше не требуется. Для вспомогательного прерывателя предпочтительно, чтобы падение напряжения из-за электропроводности и, таким образом, потери были гораздо меньшими по сравнению с основным прерывателем, так, чтобы не требовалось активное охлаждение ни для одного из компонентов.

Для коммутации тока в основной прерыватель больше не используется механический переключатель, для первого прерывания тока, но вместо этого, используется твердотельный вспомогательный прерыватель. Соответственно, проблемы с износом механических контактов из-за дуги больше не возникают, что уменьшает трудозатраты по техническому обслуживанию и повышает надежность и срок службы всего устройства прерывания. В соответствии с этим, достаточно, если высокоскоростной переключатель представляет собой только работающий быстро разъединитель.

Поскольку на основной прерыватель воздействует полное напряжение во время ограниченного периода времени, только после обмена данными с нелинейным резистором становится возможным добавлять дополнительные мощные полупроводниковые переключатели в последовательном соединении с основным прерывателем для обеспечения надежного распределения напряжения без добавления общих потерь.

Конструкция основного прерывателя, кроме того, упрощена в отношении реакции на отказ в одном из ее мощных полупроводниковых переключателей. В некоторых известных мощных полупроводниковых переключателях предусмотрено, чтобы неработающий переключатель был автоматически закорочен для обеспечения возможности перевода на себя операции со вспомогательным мощным полупроводниковым переключателем. Однако такой режим отказа с коротким замыканием на практике может представлять собой нестабильный режим, стабильность которого может быть обеспечена только с течением ограниченного периода времени. При использовании предложенного устройства, в случае, когда как основной, так и вспомогательный прерыватель могут содержать избыточные мощные полупроводниковые переключатели, это больше не представляет проблему для основного прерывателя, поскольку основной прерыватель находится в полном режиме работы только в течение очень короткого периода времени, таким образом, оптимальный режим отказа из-за короткого замыкания не требуется.

Напряжение и токовая нагрузка на основной прерыватель и, таким образом, на его мощные полупроводниковые переключатели, существенно уменьшаются, уменьшая, таким образом, частоту отказов мощных полупроводниковых переключателей и повышая надежность основного прерывателя.

В случае высоких напряжений, когда высокоскоростной переключатель содержит не только один, но несколько механических переключателей, соединенных последовательно, вопрос равномерного распределения напряжения по включенным последовательно переключателям больше не представляет собой проблему, поскольку высокоскоростной переключатель открывается в ситуации отсутствия тока и отсутствия напряжения. Таким образом, могут не потребоваться какие-либо включенные параллельно конденсаторы, что существенно снижают затраты.

В предпочтительном варианте воплощения устройства основной прерыватель имеет более высокую номинальную способность блокирования напряжения, чем у вспомогательного прерывателя. Это может быть, например, достигнуто путем предоставления, в качестве, по меньшей мере, одного мощного полупроводникового переключателя основного прерывателя, переключателя, имеющего способность прерывания напряжения несколько сотен кВ, в то время как способность блокирования напряжения, по меньшей мере, одного мощного полупроводникового переключателя вспомогательного прерывателя находится на уровне только несколько кВ. Другая возможность достижения этого состоит в использовании разных типов мощных полупроводниковых переключателей, таких, как, например, по меньшей мере, один IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) в качестве основного прерывателя и, по меньшей мере, одного MOSFET (полевой транзистор со структурой металл - оксид - полупроводник) для вспомогательного прерывателя, поскольку неотъемлемой характеристикой MOSFET является то, что он имеет меньшие возможности прерывания напряжений, чем IGBT. Другие типы мощных полупроводниковых переключателей, которые могут использоваться, представляют собой IGCT (коммутируемые по затвору запираемые тиристоры), или GTO (тиристор с коммутируемым затвором). При этом следует отметить, что все эти упомянутые типы принадлежат к группе мощных полупроводниковых переключателей с возможностью включения и отключения.

В конкретной разработке настоящего варианта осуществления основной прерыватель содержит, по меньшей мере, два включенных последовательно мощных полупроводниковых переключателей первого направления тока, вспомогательный прерыватель содержит, по меньшей мере, один мощный полупроводниковый переключатель первого направления тока, имеющий ту же возможность блокирования напряжения, что и мощные полупроводниковые переключатели основного прерывателя, и основной прерыватель всегда содержит большее количество мощных полупроводниковых переключателей, чем вспомогательный прерыватель.

Данный вариант осуществления, в частности, пригоден для применения с более высоким напряжением, в случае, когда уровень напряжения требует, чтобы основной прерыватель был построен из последовательно включенных мощных полупроводниковых переключателей. Для вспомогательного прерывателя используется тот же вид мощного полупроводникового переключателя, но поскольку вспомогательный прерыватель не должен противостоять всему напряжению, требуются только несколько включенных последовательно мощных полупроводниковых переключателя, приблизительно от 1 до максимум 10. Для применения при высоком напряжении в несколько сотен кВ, в случае, когда основной прерыватель содержит последовательное включение вплоть до нескольких сотен мощных полупроводниковых переключателей, разность между сопротивлением во включенном состоянием между основным прерывателем и вспомогательным прерывателем становится существенной, поскольку для вспомогательного прерывателя все еще требуются только один или несколько мощных полупроводниковых переключателей. Потери в установившемся состоянии для вспомогательного прерывателя оценивают в таком случае, как составляющие меньше, чем 0,002% от энергии, передаваемой через устройство, по сравнению с упомянутыми выше от 0,2 до 0,3% в основном прерывателе. Описанная выше конструктивная проблема в отношении избыточных мощных полупроводниковых переключателей и реакции на отказ в одном из мощных полупроводниковых переключателей, в устройстве в соответствии с изобретением имеет отношение только к вспомогательному прерывателю, через который при нормальных рабочих условиях постоянно протекает ток. Однако, поскольку только несколько мощных полупроводниковых переключателей требуются для вспомогательного прерывателя, стоимость надежного решения с избыточностью, например, путем соединения одного или двух избыточных мощных полупроводниковых переключателей последовательно, по меньшей мере, с одним мощным полупроводниковым переключателем, может поддерживаться низкой.

В предпочтительном варианте осуществления способа использования устройства сигнал открывания вспомогательного переключателя генерируют и передают до генерирования и подачи сигнала на открывание основного прерывателя. Генерирование и передача вспомогательного сигнала на открывание прерывателя и сигнала на открывание основного прерывателя могут быть выполнены с использованием одного или нескольких разных чувствительных и/или защитных средств, которые отслеживают состояние энергии и линии передачи энергии, и/или с помощью других электрических устройств, таких как преобразователи мощности, трансформаторы, другие устройства прерывания или дополнительные линии и которые, в случае неисправности, передают сигналы на разрыв по проводным или беспроводным каналам в устройство. В качестве альтернативы, один или оба сигнала на открывание могут быть сгенерированы внутри устройства, в зависимости от результатов определения, принятых из внешних чувствительных и/или защитных средств, что означает, что сигналы открывания не обязательно должны быть переданы физически и приняты через шину передачи данных внутри устройства, но могут также быть просто представлены, как переменные во внутреннем запоминающем устройстве. В последнем случае процесс считывания любой из этих переменных из запоминающего устройства следует понимать, как прием следующего сигнала на открывание.

Преимущество генерирования и передачи сигнала на открывание вспомогательного прерывателя до сигнала на открывание основного прерывателя состоит в том, что эта функция может использоваться для улучшения скорости отклика устройства на фактическое решение по прерыванию, в результате открывания вспомогательного прерывателя до того, как решение на прерывание будет принято в конечном итоге. На практике средству защиты, которое должно обрабатывать сигналы статуса и сигналы датчиков из разных источников для принятия решения, действительно ли возникла неисправность, которая требует прерывания тока в линии, требуется вплоть до нескольких миллисекунд, прежде чем решение на прерывание будет принято и будет передан сигнал на открывание основного прерывателя. Известные прерыватели реагируют после момента времени, в который был принят сигнал открывания основного прерывателя, то есть, возможно, также передавать сигнал на открывание вспомогательного прерывателя только после того, как решение на прерывание будет принято. Используя способ в соответствии с данным вариантом осуществления, вспомогательный прерыватель, а также высокоскоростной переключатель, предпочтительно, уже должны быть, открыты до того, как будет принято решение на прерывание, таким образом, что время реакции на решение по прерыванию будет уменьшено только до очень короткого времени на прерывание основного прерывателя, составляющего только несколько микросекунд после того, как ток уже был заранее скоммутирован в основной прерыватель. В соответствии с этим, очень быстрое действие на прерывание тока, для которого требуется только несколько микросекунд, может быть выполнено без проявления недостатков известных решений на основе твердотельных прерывателей.

Например, как в одном из вариантов осуществления способа, вспомогательный прерыватель может быть открыт немедленно после того, как первый предел тока будет превышен в линии передачи или распределения энергии. Для известных прерывателей тока соответствующий сигнал открывания не генерируют непосредственно после того, как предел тока будет превышен, а только после дальнейшей обработки и оценки результатов измерений. Как описано выше, такая дополнительная обработка занимает вплоть до нескольких миллисекунд. В отличие от этого, в данном варианте осуществления сигнал на открывание вспомогательного прерывателя генерируют, передают и, в конечном итоге, принимают немедленно после того, как будет превышен первый предел тока; и поскольку вспомогательный прерыватель может открыться в течение нескольких микросекунд, коммутация тока в основной прерыватель происходит уже спустя несколько микросекунд после превышения предела. Вследствие этого, единственный фактор, ограничивающий время, до которого основной прерыватель фактически может быть открыт, представляет собой время открывания высокоскоростного переключателя, которое для доступных в настоящее время переключателей составляет приблизительно 1 мс. Но поскольку, как описано выше, генерирование сигнала открывания основного прерывателя само занимает, по меньшей мере, 1 мс, устройство в соответствии с изобретением реагирует приблизительно в течение такого, же короткого периода времени на сигнал открывания основного прерывателя, как и известный отдельный твердотельный прерыватель постоянного тока, но при этом исключаются его проблемы.

Первый предел тока, быть может, например, определен немного выше номинального теплового тока в линии передачи энергии или в распределительной линии, или немного выше номинального теплового тока станции преобразователя, соединенной с линией. Во время открывания вспомогательного прерывателя и коммутации тока для основного прерывателя определенное уменьшение уровня тока из-за изменений в состояниях окружающей среды могло уже произойти, если рост тока был только временным и не был связан с неисправностью. Если впоследствии сигнал открывания основного прерывателя не будет сгенерирован из-за релаксации ранее выглядевшей критичной ситуации, данный вариант осуществления мог бы, в качестве дополнительного преимущества, помочь защитить линию передачи или распределения энергии от тепловой нагрузки.

В дополнительном варианте осуществления способа высокоскоростной переключатель открывается, когда первый период времени от открывания вспомогательного прерывателя истек. Это время предпочтительно выбирают достаточно длительным для вспомогательного прерывателя, так, чтобы он имел достаточно времени, чтобы полностью открыться, и достаточно коротким, чтобы не терять лишнее время, то есть, если известно, что вспомогательному прерывателю требуется приблизительно 10 микросекунд, чтобы открыться, первый период времени можно выбрать, как 20 микросекунд.

В первом альтернативном варианте осуществления высокоскоростной переключатель открывается, когда ток превышает второй предел тока. Второй предел тока, предпочтительно, находится выше первого предела тока, поскольку в ситуации неисправности, ток в линии постоянно растет, до тех пор, пока основной прерыватель, наконец, не откроется и не отсоединит линию от неисправности.

Во втором альтернативном варианте осуществления высокоскоростной переключатель открывается, когда принимают сигнал, обозначающий, что ток был успешно скоммутирован в основной прерыватель.

Как упомянуто выше, сигнал открывания основного прерывателя в некоторых случаях может не генерироваться и, поэтому, не может быть принят, даже при том, что вспомогательный прерыватель и высокоскоростной переключатель уже были открыты. Это может быть, например, связано с кратковременным повышением тока, которое вызвано кратковременным нарушением, но которое не имеет никаких серьезных последствий. В таких случаях в одном варианте осуществления способа предлагается проверять, что сигнал открывания основного прерывателя не был принят в течение второго периода времени после открывания вспомогательного прерывателя. После истечения второго периода времени высокоскоростной переключатель и вспомогательный прерыватель снова закрывают так, что нормальная работа может быть продолжена.

Неприем сигнала открывания основного прерывателя также может быть связан с медленным развитием неисправности, которая не обязательно должна быть немедленно распознана, как таковая. Поэтому, предложено при дальнейшем развитии описанного выше варианта осуществления, чтобы в случае, когда после закрывания высокоскоростного переключателя и вспомогательного прерывателя сигнал открывания вспомогательного переключателя все еще принимается, или он будет принят снова, вспомогательный прерыватель снова будет открыт первым, после чего открывается высокоскоростной переключатель, и после этого открывается основной прерыватель, если будет принят сигнал открывания основного прерывателя. Этапы открывания и закрывания вспомогательного прерывателя и высокоскоростного переключателя могут быть выполнены многократно, до тех пор, пока, в конечном итоге не будет принят сигнал открывания основного прерывателя или, в качестве альтернативы, больше не будет принят сигнал на открывание вспомогательного прерывателя.

В соответствии со специальным вариантом осуществления, выполняют так называемое наблюдение устройства в режиме онлайн. Во время нормальной работы основной прерыватель находится в состоянии отсутствия протекания тока, что позволяет выполнить проверку работоспособности, по меньшей мере, одного мощного полупроводникового переключателя и любых дополнительных присутствующих мощных полупроводниковых элементов, таких как обратные диоды. Тот факт, что существуют нормальные рабочие условия, распознается, по меньшей мере, по отсутствию сигнала на открывание вспомогательного прерывателя и сигнала на открывание основного прерывателя, но, конечно, информация дополнительного датчика может использоваться для определения, соответствует ли момент времени выполнения такого наблюдения в режиме онлайн. После успешной проверки основного прерывателя, основной прерыватель может быть закрыт либо немедленно или в последующем, после дополнительной обработки. Важный момент состоит в том, что основной прерыватель закрывают не позднее момента, в который начинается открывание вспомогательного прерывателя.

В дополнение к проверке основного прерывателя, также вспомогательный прерыватель может в нормальных рабочих условиях быть переведен в состояние отсутствия протекающего тока, для его проверки. Способ в соответствии с вариантом осуществления наблюдения в режиме онлайн вспомогательного прерывателя содержит следующие этапы:

открывают вспомогательный прерыватель, коммутируя, таким образом, ток в основной прерыватель,

после этого открывают высокоскоростной переключатель, проверяя, таким образом, работоспособность высокоскоростного переключателя,

после этого проверяют работоспособность, по меньшей мере, одного мощного полупроводникового переключателя и, если он присутствует, по меньшей мере, одного обратного диода вспомогательного прерывателя,

после успешной проверки снова, закрывают высокоскоростной переключатель и вспомогательный прерыватель.

При выполнении описанного выше наблюдения в режиме онлайн работоспособность всех переключающих элементов устройства прерывателя, то есть, основного прерывателя, вспомогательного прерывателя и высокоскоростного переключателя, может быть проверена без нарушений нормальной работы подключенной линии передачи энергии. Такое наблюдение в режиме онлайн невозможно при использовании обычных прерывателей, поскольку их невозможно обесточить без прерывания тока в цепи. Это означает также, что работоспособность обычно используемого прерывателя не может быть обеспечена непрерывно, поскольку наблюдение в отключенном режиме по практическим причинам выполняют только от случая к случаю. В результате, если после последнего технического обслуживания такого прерывателя прошло достаточное время, нет гарантии, что такой прерыватель фактически способен работать так, как ожидалось, до тех пор, пока прерыватель фактически не будет введен в работу для прерывания тока в ситуации неисправности. Такая неудовлетворительная ситуация в значительной степени улучшается с помощью устройства прерывания, описанного здесь, поскольку его может проверять непрерывно, и поскольку его работоспособность, таким образом, может быть обеспечена с высокой надежностью.

Устройство и способ, описанные здесь, могут использоваться предпочтительно в компоновке, такой как электрораспределительная подстанция, содержащей, по меньшей мере, одно дополнительное устройство определенного вида. Если такое дополнительное устройство соединено с той цепью протекания тока, что и электростанция или распределительная линия, такое дополнительное устройство можно использовать в качестве, так называемого, резервного прерывателя, то есть, в качестве прерывающего устройства, которое открывается в случае, когда исходное устройство не может открыться. Изобретение обеспечивает преимущество, состоящее в том, что дополнительное устройство может быть уже активировано заранее, когда исходное устройство вводят в работу, но до того, как будет детектирован отказ исходного устройства. В специальном варианте осуществления способа выполняют следующие дополнительные этапы после приема сигнала на открывание вспомогательного прерывателя для исходного устройства: вначале открывается вспомогательный прерыватель в дополнительном устройстве, после чего открывается высокоскоростной переключатель в дополнительном устройстве, затем проверяют, был ли успешно скоммутирован ток в исходном устройстве на нелинейный резистор, и если нет, в дополнительном устройстве открывают основной прерыватель. В противном случае, если в исходном устройстве ток был успешно скоммутирован на нелинейный резистор, высокоскоростной переключатель и вспомогательный прерыватель в дополнительном устройстве снова закрывают. Такой способ предварительной активации резервного устройства прерывания имеет преимущество, состоящее в том, что период времени прежде, чем неисправность будет определена на электрораспределительной подстанции, в случае отказа исходного устройства прерывания, сокращается только до времени, требуемого для чувствительных и/или защитных средств для генерирования сигнала на открывание основного прерывателя, плюс время, пока полностью не будет распознано, что исходное устройства прерывания не смогло открыться. Для основного прерывателя устройства резервного прерывателя затем требуется только несколько микросекунд на прерывание тока, и этот период времени является незначительным по сравнению с остальным временем. Благодаря более короткому периоду времени, ток во время неисправности прерывается раньше, чем при использовании обычных устройств прерывания, то есть, уровень тока неисправности, который достигается в конечном итоге, будет меньше. В результате, могут быть уменьшены размеры дополнительного оборудования на электрораспределительной станции, такое как реакторы и банки разрядников, что приводит к сокращению затрат.

Устройство и способ, описанные здесь, также можно использовать предпочтительно в компоновке ограничения тока, в случае, когда компоновка ограничения тока содержит, по меньшей мере, два из устройств, соединенных последовательно друг с другом, и последовательно с цепью протекания тока через линию передачи или распределения энергии. В случае, когда ток в цепи протекания тока превышает пределы перегрузки по току, первое определенное количество, по меньшей мере, из двух из устройств, срабатывает так, что ток будет скоммутирован через соответствующие нелинейные резисторы, что уменьшает, таким образом, ток. Термин "срабатывает” используется для выражения того, что описанные выше способы используются для последовательного открывания вначале вспомогательного прерывателя, затем высокоскоростного переключателя и, наконец, соответствующего основного прерывателя. Основной принцип такой компоновки ограничения тока известен из EP 0867998 B1, но в представленных здесь компоновках используется отдельные твердотельные прерыватели постоянного тока, описанные выше, с которыми связана проблема высоких потерь. Эта проблема преодолевается при использовании устройств в соответствии с настоящим изобретением.

Альтернативный вариант осуществления компоновки для ограничения тока содержит

по меньшей мере, два параллельных соединения основного прерывателя и нелинейного резистора, где параллельные соединения включены последовательно друг с другом и, где каждый основной прерыватель содержит, по меньшей мере, один мощный полупроводниковый переключатель в том же направлении или направлениях тока, и

последовательное соединение высокоскоростного переключателя и вспомогательного прерывателя, в случае, когда высокоскоростной переключатель содержит, по меньшей мере, один механический переключатель и, когда вспомогательный прерыватель имеет меньшее сопротивление в открытом состоянии, чем любой из основных прерывателей, и содержит, по меньшей мере, один мощный полупроводниковый переключатель того же направления или направлений тока, как, по меньшей мере, у одного мощного полупроводникового переключателя основных прерывателей.

где последовательное соединение соединено параллельно, по меньшей мере, к двум параллельным соединениям.

В соответствии с этим, единственное отличие компоновки ограничения тока, описанной выше, состоит в том, что последовательное соединение высокоскоростного переключателя и вспомогательного прерывателя присутствует только здесь в одном месте, в то время как оно присутствует такое количество раз, какое количество имеется основных прерывателей и нелинейных резисторов в описанной выше компоновке.

Функция компоновки ограничения тока с одним высокоскоростным переключателем и вспомогательным прерывателем является той же, что и в компоновке с множеством высокоскоростных переключателей и вспомогательных прерывателей. В соответствии с этим, компоновка выполнена, чтобы вначале открывать один из вспомогательных прерывателей, затем открывать один высокоскоростной переключатель и после этого открывать первое определенное количество основных прерывателей таким образом, что ток через высокоскоростной переключатель и вспомогательный прерыватель вначале коммутируют через него в первое определенное количество основных прерывателей и затем в соответствующие нелинейные резисторы, где такую коммутацию выполняют в случае, когда ток по цепи протекания тока линии передачи или распределения энергии, где последовательно включена компоновка, превышает предел перегрузки по току.

Первое определенное количество определяют в соответствии с вариантом осуществления, который зависит от того, в какой степени произошло превышение перегрузки по току, и, предпочтительно, определяют с целью уменьшения тока так, что он снова падает ниже предела перегрузки по току, и его поддерживают на заданном уровне тока, по меньшей мере, в течение определенного периода времени.

Преимущество использования, по меньшей мере, двух из описанных выше устройств прерывания или параллельных соединений основного прерывателя и нелинейного резистора, соответственно, в компоновке ограничения тока состоит в следующем. Период времени, в течение которого ток поддерживают на заданном уровне и, соответственно, он не увеличивается, фактически представляет собой заслугу алгоритма чувствительных и/или защитных средств. Алгоритм устанавливает этот дополнительный период времени, который используется для оценки, действительно ли присутствует или нет ситуация неисправности. В результате, окончательное решение относительно того, требуется ли прерывать ток или нет, может быть принято