CN106489231B - 用于在功率传输系统中使用的开关组件 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于在配置为在第一电导体(102)和第二电导体(103)之间承载电流的电路(101)中的开关组件(100)。开关组件包括至少第一电流路径(104)和第二电流路径(105)，其中的每一个包括能够选择性地连接到第二电导体(103)或与第二电导体(103)断开的电触头(106，107)。第一电流路径(104)和第二电流路径(105)中的至少一个被配置为使得其具有频率依赖性的电抗或阻抗，以便于促使或使得电流以至少在更大程度上经由第一电流路径(104)和第二电流路径(105)中所选择的一个流动，该电流具有符合所选择的频率标准的频率并且在第一电导体(102)和第二电导体(103)之间流动。

Description

用于在功率传输系统中使用的开关组件

技术领域

本发明一般地涉及诸如配电或传输系统的电力系统的领域，例如高压直流(HVDC)电力传输系统。具体地，本发明涉及用于在第一电导体和第二电导体之间的电路中使用的开关组件，该电路被配置为在第一电导体和第二电导体之间承载电流。

背景技术

诸如配电或传输系统的电力系统用于供应、传输和使用电力。由于对电源或递送以及互连的电力传输和分配系统的需求的增加而导致高压直流(HVDC)电力传输变得越来越重要。诸如电力分配或传输系统的电力系统通常包括用于保护、监视和控制包括在电力系统中的其他部件的操作和/或功能的保护系统，因此其他部件可以被称为受保护单元。这种保护系统可以例如能够检测电力线、变压器和/或电力系统的其他部分或部件中的短路、过电流和过电压。保护系统能够包括诸如断路器的保护设备，用于通过断开或使断路器跳闸来隔离例如在输电和配电线路中发生的任何可能的故障。在例如通过对检测到故障的部件执行维修和/或维护而将故障清除之后，可以通过闭合断路器来恢复功率流。替代地或附加地，保护系统能够被布置为在检测到用于功率流的具体路由中的故障(例如，在该路由中布置的特定部件中)时，隔离其中已经检测到故障的路由，并且选择例如通过所谓的旁路开关来选择用于功率流的替代路由，旁路开关在闭合时可以路由功率流以旁路已经检测到故障的路由。

HVDC转换器站是被配置为将高压直流(DC)转换为交流(AC)或反向的站的类型。HVDC转换器站可以包括多个元件，诸如转换器本身(或者串联或并联连接的多个转换器)、交流开关装置、变压器、电容器、滤波器、直流开关装置和/或其他辅助元件。电子转换器可以包括多个基于固态的器件，诸如半导体器件，并且可以被分类为使用例如晶闸管作为开关的线换向转换器、或者使用诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)的晶体管作为开关(或开关器件)的电压源转换器。诸如晶闸管或IGBT的多个固态半导体器件可以例如串联连接在一起，以形成HVDC转换器的构建块或单元，其也可以被称为HVDC转换器阀。

根据一个示例，诸如晶闸管或IGBT的多个固态半导体器件可以串联连接在HVDC转换器的单元中。在例如HVDC电力传输系统或包括HVDC转换器的HVDC电网的正常操作期间，HVDC转换器中的固态半导体器件有时可以处于传导电流的传导模式，并且在其他时间处于阻断模式，以便于获得期望的或所需的电流波形，如本领域中已知的。这可能使固态半导体器件暴露于连续的电流应力，这特别是在HVDC应用中可能相对高。如果固态半导体器件中的任何一个例如由于连续的电流应力将失效或故障，则通过HVDC转换器的电流将被中断，并且然后，可能需要修复和/或替换任何故障的固态半导体器件，以便于使HVDC转换器恢复操作。在基于电压源转换器的HVDC转换器站中，可以存在DC电容器或DC电容器组，其用作电压源并且例如并联连接到一个或若干固态半导体器件，诸如包括在HVDC转换器的单元中的IGBT。

发明内容

如果HVDC电力传输系统中的保护系统检测到固态半导体器件中的一个的故障，则其可以触发布置在旁路电路中的旁路开关的闭合，被布置用于路由功率流以旁路故障的固体状态半导体器件。旁路开关的闭合可能导致连接到故障固态半导体器件的DC电容器或DC电容器组的短路，此时，DC电容器或DC电容器组可能放电。在HVDC应用中，由这种DC电容器或DC电容器组的放电所生成的电流可以是数千kA或甚至更高。在下文中，由这样的DC电容器或DC电容器组的放电所生成的这种电流可以被称为短路电流。这样的旁路开关可以例如在HVDC转换器单元中使用。构建或实现这种旁路开关的挑战是使其能够承受短路电流，其因此可能相对大，例如在HVDC应用中为数千kA或甚至更高。这种高电流可能由于高电流所产生的高温而导致旁路开关中的触头的故障。这种短路电流通常具有瞬态性能。如果电路没有被紧急抑制，则短路电流谐振频率将是f₀＝(2π)^-1(LC)^-1/2，其中L是短路电流被放电到其中的电流路径的电感，并且C是DC电容器或DC电容器组的电容。这可能需要短路电流将在kHz频率范围内起作用并且在DC电容器或DC电容器组中的能量被耗尽之前持续在毫秒范围内的时间段。

具体地，通过开关或开关组件放电的相对大的可能异常的电流可能由于高电流而产生的高温而导致开关中的“主”电触头的故障。一种用于处理如上所述的大的短路电流的技术包括偏转来自旁路开关中的“主”电触头的短路电流。

鉴于上述，本发明的一个考虑是提供一种开关或开关组件，其减轻或缓和或甚至消除由于相对大的可能异常的电流而产生的开关或开关组件中的“主”电触头的故障，该相对大的可能异常的电流可能是预期的或甚至需要通过开关或开关组件放电的。

为了解决该考虑和其他考虑中的至少一个，提供了根据独立权利要求的开关组件。优选实施例由从属权利要求限定。

应当理解，尽管在本文的描述中可以将开关或开关组件作为旁路开关进行引用，但是这不应当被解释为限制本发明的任何实施例，并且开关组件或在旁路开关中的使用根据示例。本发明的实施例通常包括开关或开关组件，特别是在需要或预期通过开关或开关组件放电相对大的可能异常的电流的应用中。

本发明的实施例基于上述使来自旁路开关中的“主”电触头的短路电流偏转的技术。根据本发明的实施例，旁路开关包括布置在电流路径中的第一电导体和第二电导体，其根据上述讨论例如可以用于旁路一个或若干固态半导体器件，诸如包括在HVDC转换器的单元中的IGBT，或用于旁路可能失效或故障的另一单元。

本发明人已经认识到，为了处理如上所述的旁路开关中的大的短路电流，可以利用短路电流，其如上所述在HVDC应用中可以是数千kA或甚至更高，具有相对高的频率，而在短路电流已经停止流动之后流动的“主”电流通常具有与短路电流的频率相比更低或甚至明显更低的频率。根据与HVDC相关的示例，短路电流可以具有一个或几个kHz或更高的频率，而“主”电流可以具有约100Hz的频率。

根据本发明的实施例，在第一电导体和第二电导体“之间”布置至少两个电流路径。一个电流路径从第一电导体行进到电“预触头”，并且另一电流路径从第一电导体行进到电“主触头”。预触头和主触头中的每一个可以通过导电构件被连接到第二电导体，导电构件可以以下面将进一步描述的方式移动。

根据本发明的实施例，旁路开关被布置为使得对于具有相对高的频率的短路电流，从第一电导体到主触头的电流路径具有比从第一电导体到预触头的电流路径更高的电抗。这用于促使短路电流经由预触头流动到第二电导体，直至电流的频率被充分减小，即当短路电流已经停止流动时(通常在毫秒范围中的时间内)，此时，与从第一电导体到预触头的电流路径中相比，电流能够替代地由于在从第一电导体到主触头的电流路径中的电流的较低电抗而经由主触头流动到第二电导体。这能够例如通过在从第一电导体到主触头的电流路径中具有带有频率依赖性阻抗(即感抗)的电感器来实现。短路电流的相对高的频率(f)意味着，针对布置有电感器的电流路径中的短路电流而产生相对高的阻抗(·L，其中L是电感器的电感；L可以是可配置和/或可调节的)。频率依赖性的阻抗可以替代地或者附加地例如通过从第一电导体到主触头的电流路径来实现，主触头具有特定形状、长度和/或横截面的，例如具有管、基本上平的条(矩形截面)等的形式。

通过促使短路电流经由预触头或经由在预触头和第二电导体之间的电弧流动到第二电导体，主触头可以避免短路电流。通过使主触头避免短路电流，例如由于高的短路电流而产生的高温所导致的主触头的故障或降低的性能或容量可以被减轻或甚至消除。

设想根据本发明的实施例的旁路开关可以用于例如在具有相对高的电流要求的应用中，诸如在HVDC应用中的情况。在这种和其他应用中，根据本发明的实施例的预触头可以是一次性使用部件，其可以在每次使用旁路开关之后被替换。然而，例如通过在能够承受相对高的温度的材料(包括诸如钨或钨锰(W)的材料)中制作预触头，可能可以重复使用预触头(即，相对大的电流通过其被放电)。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于在第一电导体和第二电导体之间的电路中使用的开关组件或开关装置，该电路被配置为在第一电导体和第二电导体之间承载电流。电流具有可以变化的频率。开关组件被布置或配置为使得第一电导体和第二电导体能够选择性地被连接和断开，使得当第一电导体和第二电导体断开时，第一电导体和第二电导体之间的电流中断，并且当第一电导体和第二电导体被连接时，电流可以在第一电导体和第二电导体之间流动。开关组件包括至少第一电流路径和第二电流路径。第一电流路径和第二电流路径中的每一个包括电触头，其可以选择性地连接到第二电导体或者与第二电导体断开，以允许在第一电导体和第二电导体之间流动的电流经由第一电流路径和第二电流路径中的一个或二者流动。第一电流路径和第二电流路径中的至少一个被布置或配置为使得其具有频率依赖性的电抗或阻抗，以便于使得或促使电流至少在更大程度上经由第一电流路径和第二电流路径中所选择的一个流动，该电流具有符合所选择的频率标准的频率并且在第一电导体和第二电导体之间流动。

例如，当电流具有相对高的频率时，与第一电流路径和第二电流路径中的另一个相比，第一电流路径和第二电流路径中的一个中的增加的电抗或阻抗、或者在第一电流路径中的电抗或阻抗和在第二电流路径中的电抗或阻抗之间的差异，能够用于使得或促使电流经由第一电流路径和第二电流路径中的另一流动，至少只要电流具有相对高的频率。

例如，通过使得或促使具有符合所选择的频率标准并且在第一电导体和第二电导体之间流动的频率的电流经由第一电流路径和第二电流路径中所选择的一个流动(至少较大程度上)，具有相对大的频率的相对大的电流可以被偏转或路由到可能是最合适的第一电流路径和第二电流路径中的一个。如上所述，为了促使电流经由第一电流路径和第二电流路径中所选择的一个流动(至少较大程度上)，第一电流路径和第二电流路径中的至少一个可以被布置或配置为使得其具有频率依赖性的电抗或阻抗。为此，具有频率依赖性电抗或阻抗的电感器可以被布置在第一电流路径和第二电流路径中的一个或二者中。替代地或者另外，第一电流路径和第二电流路径中的一个或二者可以被配置或布置为呈现特定的形状、长度和/或横截面，例如，具有管道、扁平条(矩形横截面)等的形式，如本领域中已知的。如前所述，开关组件可以例如用在旁路电路中用于从可旁路单位或单元旁路短路电流或另一异常电流，该短路电流或另一异常电流可能已经由用于将能量静电地存储在电场中的电容器或另一电气组件的放电而生成。可旁路单位或单元可能无法承受短路电流或异常电流。

如上所述，短路电流通常具有瞬态性能。如果电路没有被紧急抑制，则短路电流谐振频率将是f₀＝(2π)^-1(LC)^-1/2，这可能需要短路电流将在kHz频率范围内起作用并且持续在毫秒范围内的时间段。因此，可以通过适当地布置或配置第一电流路径和/或第二电流路径的电抗或阻抗来使用这种短路电流的性能，以便于针对高频率实现在第一电流路径和第二电流路径之间的电抗或阻抗的差、通过开关组件放电的短路电流，以便于促使短路电流经由第一电流路径和第二电流路径中所选择的一个流动。

第一电流路径和第二电流路径中最适当的一个可以是不包括开关组件中的“主”电触头的电流路径。例如，第二电流路径的电触头可以被认为是开关组件的“主触头”，而第一电流路径的电触头可以被认为是开关组件的“预触头”。在一些应用中，可能优选的是，例如，由于由相对大的电流所产生的高温而导致的可能发生的开关组件中的电触头的任何可能的损坏被限制或基本上被限制或大部分限制到预触头，并且减轻或甚至消除对主触头的任何损坏。例如，可能期望或甚至需要主触头能够在相对长的时间段期间承载电流，在一些应用中，其可以长达一年或多年。损坏其功能的对主触头的损坏在一些情况下可能劣化包括有主触头的电力系统的一部分或甚至整体的功能或容量。根据另一示例，与预触头相比，主触头可能更昂贵和/或更难以替换。然后，具有相对大的频率的相对大的电流可以被偏转到具有预触头的电流路径中，并且可以使主触头避免相对大的电流。通过使主触头避免相对大的电流故障，可以减轻或甚至消除主触头的降低的性能或容量。

所选择的频率标准可以例如包括超过预定义频率的频率。当电流下降到低于预定义的频率时，其可能因此不符合所选择的频率标准。当短路电流可能已经停止而使得电流具有不再符合所选择的频率标准的频率时，分别根据此时第一电流路径和第二电流路径的电抗，电流可以经由第一电流路径和第二电流路径中的一个或二者流动，或者经由主触头和预触头中的一个或二者流动。

根据本发明的第二方面，提供了一种电力传输系统，该电力传输系统包括至少一个可旁路单元(即，能够被电旁路的单元)和布置为选择性地电旁路该至少一个可旁路单元的电路。该电路包括第一电导体、第二电导体以及布置在第一电导体和第二电导体之间的根据本发明的第一方面的开关组件。电路被配置为在第一电导体和第二电导体之间承载电流，该电流具有可以变化的频率。

可旁路单元可以例如包括一个或若干固态半导体器件，诸如包括在HVDC转换器的单元中的IGBT或多个电连接的单元。在可旁路单元的失效或故障的情况下，通过电气地旁路可旁路单元，电力系统中的“主”电流路径可以保持处于操作中，允许电流通过其流动。

第一电流路径和第二电流路径中的至少一个可以被布置为使得其具有频率依赖性电抗，使得对于在第一电导体和第二电导体之间流动的电流具有符合所选择的频率标准的频率，第一电流路径和第二电流路径中所选择的一个与第一电流路径和第二电流路径中的另一个相比，具有更高的阻抗。

在第一电导体和第二电导体之间流动的电流可以具有至少在时间段期间变化的频率。

第一电流路径和第二电流路径中的至少一个可以被布置为使得其具有频率依赖性的电抗，使得当在第一电导体和第二电导体之间流动的电流的频率不符合所选择的频率标准时，电流代替地或者也在第一电流路径和第二电流路径中的另一个中流动。

开关组件可以包括可移动的导电构件。

可移动的导电构件可以分别相对于第一电流路径和第二电流路径的电触头被布置，使得通过导电构件的移动，第一电流路径和第二电流路径的电触头分别可以与第二电导体接触或不接触，以便于允许在第一电导体和第二电导体之间流动的电流经由第一电流路径和第二电流路径中的一个或二者流动。

导电构件可以在第一位置和第二位置之间移动。

开关组件和/或导电构件可以被布置或配置为使得在第一位置中，第一电流路径和第二电流路径的电触头二者与第二电导体不接触，并且在第二位置中，第一电流路径和第二电流路径的电触头二者与第二电导体接触。

第一电流路径和第二电流路径中的至少一个可以被布置为使得其具有频率依赖性的电抗，以便于使得或促使电流至少在较大程度上经由第一电流路径流动，该电流具有符合所选择的频率标准的频率并且在第一电导体和第二电导体之间流动。

导电构件可以移动到第一位置和第二位置之间的第三中间位置，使得第一电流路径和第二电流路径的电触头与导电构件接触。

在第一电流路径的电触头和第二电导体之间的电压超过预定义的电压电平的条件下，可以在第一电流路径的电触头和第二电导体之间产生电弧，允许或促进经由电弧的在第一电流路径的电触头和第二电导体之间的电接触。

电力传输系统可以包括用于控制(至少)开关组件的控制单元。为此，控制单元可以通过本领域公知的有线和/或无线通信链路被通信地连接到开关组件，以用于在其之间传输信号、命令、数据等。

电力传输系统可以包括感测单元，感测单元可以被配置为感测电力传输系统的各种参数，例如，用于促进或使能对电力传输系统的各种元件、部件或方面的控制和/或保护。这样的感测单元的示例是本领域公知的。控制单元可以通过本领域公知的有线和/或无线通信链路被通信地连接到开关感测单元，以用于在其之间传输信号、命令、数据等。

电路可以被配置为在第一电导体和第二电导体之间承载电流，该电流在所选择的时间段期间具有符合所选择的频率标准的频率。

开关组件可以被配置为使得导电构件的移动至少关于导电构件在第一位置和第二位置之间的移动的启动是可控的。因此，可以控制导电构件在第一位置和第二位置和可能第三位置之间关于移动启动的时刻的移动。

例如，可以生成相对大的短路电流，该短路电流可以预期在某个时间段期间持续(即，继续流动)，例如，在毫秒范围中的时间段期间。在短路电流持续的同时，其可以具有符合所选择的频率标准的频率。使得第一电导体和第二电导体被连接的开关组件的操作应当优选地在感测到短路电流的时刻或之后很短时间执行。导电构件可以初始地处于第一位置。可以控制导电构件的移动启动的时刻，使得在感测到短路电流的时刻之后不久，导电构件处于第三位置，第三位置中，第一电流路径和第二电流路径的电触头与导电构件接触，并且其中，第一电流路径的电触头和第二电导体之间的电接触可以通过可以在第一电流路径的电触头和第二电导体之间生成的电弧来实现，使得短路电流经由布置在第一电流路径中的开关组件的“预触头”流动。在该时间段结束时(例如，在导电构件的移动启动之后的毫秒范围内的时间段的结束时)，导电构件可以处于第二位置，使得第一电流路径和第二电流路径的电触头二者与第二电导体接触。在该阶段，短路电流可能已经停止，使得电流具有不再符合所选择的频率标准的频率，并且由于与第一电流路径中相比第二电流路径中的电流的较低电抗(当电流的频率不再符合所选择的频率标准时)，电流可以替代地经由第二电流路径中的主触头流动到第二电导体。

为此，控制单元可以被配置为启动导电构件的移动。导电构件的移动的启动可以例如通过由控制单元接收指示可旁路单元中的失效或故障的指示或信号来触发。指示可旁路单元中的失效或故障的指示或信号可以例如由感测单元或包括在电力传输系统中的某个保护系统来生成并传输到控制单元。

导电构件的移动以及可能至少关于其移动的启动的对导电构件的移动的控制可以例如通过所谓的汤姆森线圈等来实现或达到，其中导电构件邻近线圈，并且在对线圈施加电流脉冲时经历斥力。线圈中的电流脉冲生成变化的磁通量，其进而在导电构件中生成具有相反方向的电流，其在线圈和导电构件之间生成磁力，以用于实现导电构件相对于线圈的移动。替代地或另外，可以使用本领域公知的另一类型的基于电磁的致动器。替代地或另外，可以使用本领域公知的烟火致动器，例如，其中导电构件响应于通过点燃雷管而释放的气体量而移动。替代地或另外，可以使用能够实现导电构件的相对大的加速度的一些其他适当的致动器。

在本申请的上下文中，通过断开第一电导体和第二电导体并且其之间的电流被中断，这意味着开关组件断开或处于断开状态，在该意义上，开关组件处于不导电状态并且不传导电流，或者基本上不传导电流。

在本申请的上下文中，通过连接第一电导体和第二电导体并且电流可以在其之间流动，这意味着开关组件处于导电或半导电状态并传导电流。

在本申请的上下文中，通过能够选择性地与电导体连接或断开的电触头，或者通过能够选择性地连接到另一电导体或从另一电导体断开的电导体，不仅意味着例如通过金属触头在响应部件之间进行或存在直接电连接的情况，而且替代地或另外意味着例如通过中间元件或者通过或经由可以在本领域中公知的特定环境下在相应部件之间生成的电弧而在相应的部件之间进行或存在间接连接的情况。

下面通过示例性实施例来描述本发明的其他目的和优点。注意，本发明涉及权利要求中所述的特征的所有可能的组合。当研究所附权利要求和本文的描述时，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员认识到，本发明的不同特征可以被组合以产生不同于本文所描述的实施例。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的示例性实施例。

图1-3是根据本发明的实施例的开关组件的示意性截面侧视图。

图4是根据本发明的实施例的电力传输系统的示意性框图。

所有附图是示意性的而不一定按比例，并且通常仅示出必要的部分，以便于阐明本发明的实施例，其中可以省略或仅仅提出其他部分。

具体实施方式

在下文中，现在将参考附图描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，并且不应当被解释为限于本文所阐述的实施例；相反，通过示例提供这些实施例，使得本公开将本发明的范围传达给本领域技术人员。

现在参考图1-3，示出了根据本发明的实施例的开关组件100的示意性截面侧视图。

开关组件100用于在第一电导体102和第二电导体103之间在图1-3中由的部分虚线的线101所指示的电路中使用。电路101被配置为在第一电导体102和第二电导体103之间承载电流，该电流具有可以变化的频率。

电路101可以例如被布置为选择性地电气旁路至少一个可旁路单元(图1-3中未示出)。至少一个可旁路单元可以例如包括一个或若干固态半导体器件，诸如包括在HVDC转换器的单元或多个电连接的单元中的IGBT。

开关组件100被布置为使得第一电导体102和第二电导体103能够选择性地被连接和断开，使得当第一电导体102和第二电导体103断开时，其之间的电流被中断，并且当第一电导体102和第二电导体103被连接时，电流可以在其之间流动。

根据图1-3所示的实施例，开关组件100包括分别由附图标记104和105示意性地指示的第一电流路径和第二电流路径。

第一电流路径104和第二电流路径105中的每一个包括电触头106、107，其能够选择性地连接到第二电导体103或从第二电导体103断开，以允许在第一电导体102和第二电导体103之间流动的电流经由第一电流路径104和第二电流路径105中的一个或二者流动。这可以以不同的方式实现或达成。一种示例性方式在图1-3中示出并且将在下文中进一步描述。

根据图1-3所示的实施例，开关组件100包括导电构件108。导电构件108是可移动的，其由图1-3中的虚线双向箭头指示。

如图1-3所示，导电构件108分别相对于第一电流路径104和第二电流路径105的电触头106、107被布置，使得通过导电构件108的移动，第一电流路径104和第二电流路径105的电触头106、107能够分别与第二电导体103接触或不接触，以允许在第一电导体102和第二电导体102之间流动的电流经由第一电流路径104和第二电流路径105中的一个或二者流动。

根据图1-3所示的实施例，电触头106、107和导电构件108都具有圆柱形几何形状。然而，电触头106、107和导电构件108的其他构造、几何形状或其他方面是可能的，并且在本发明的范围内。

根据图1-3所示的实施例，导电构件108可在图1所示的第一位置和图3所示的第二位置之间移动。在图1所示的第一位置中，第一电流路径104和第二电流路径105的电触头106、107分别与第二电导体103不接触。在图3所示的第二位置中，第一电流路径104和第二电流路径105的电触头106、107分别都与第二电导体103接触。导电构件108可移动到图2所示的第三位置，该第三位置是相对于第一位置和第二位置的中间位置。在图2所示的第三位置，第一电流路径104和第二电流路径105的电触头106、107与导电构件108接触，并且在第一电流路径104的电触头106和第二电导体103之间的电压超过预定义的电压电平的条件下，可以在第一电流路径104的电触头106和第二电导体103之间生成电弧，允许或促进经由电弧的在第一电流路径104的电触头和第二电导体103之间的电接触。

虽然图1-3示出了导电构件108可沿着直线路径移动，但是变化是可能的并且在本发明的范围内。例如，开关组件100可以被配置或布置为使得导电构件108可沿其移动的路径至少部分地弯曲或具有直的和弯曲的部分两者。

通常，第一电流路径104和第二电流路径105中的至少一个被布置为使得其具有频率依赖性电抗X，以便于促使电流至少在较大程度上经由第一电流路径104和第二电流路径105中所选择的一个流动(即，与第一电流路径104和第二电流路径105中的另一个相比)，该电流具有符合所选择的频率标准的频率并且在第一电导体102和第二电导体103之间流动。

根据图1-3所示的示例性实施例，第二电流路径105被布置为使得其具有频率依赖性的电抗X＝2π·f·L的电感器，其中f是(电流的)频率，并且L是电感器的电感，诸如促使电流至少在较大程度上经由第一电流路径104流动(即，与第二电流路径105相比)，该电流具有符合所选择的频率标准的频率并且在第一电导体102和第二电导体103之间流动。第一电流路径104具有电抗或电阻R，其与X相比可以提供使电流(具有符合所选择的频率标准的频率)通过其中的较少机会。因此，使得或促使该电流至少在较大程度上经由第一电流路径104流动。作为将电感器布置在第二电流路径105中的替代或补充，第二电流路径105中的频率依赖性阻抗可以例如通过具有特定形状、长度和/或横截面的第二电流路径105来实现或达成，例如具有管、基本上扁平条(矩形截面)等的形式。

因此，例如参考已经生成具有相对大的频率的短路电流的示例，短路电流的相对高的频率意味着可以针对第二电流路径105中的短路电流产生相对高的电抗或阻抗X，并且因此可以促使短路电流至少在较大程度上经由第一电流路径104流动到第二电导体103。一旦电流的频率已经被充分减少，例如，当短路电流已经停止流动(例如，在毫秒范围中的时间段内)时，由于第二电流路径105中的电流(在该阶段)与第一电流路径104相比对于可能更低或更小的电抗而导致电流可以替代地经由第二电流路径105流动到第二电导体103。如上所述，这种布置可以例如促使或允许偏转通过开关组件100从开关组件100中的“主”电触头放电的短路电流(根据本示例，其可以被布置在第二电流路径105中)，并且替代地使短路电流经由开关组件100的“预触头”流动通过开关组件100(根据本示例，其可以被布置在第一电流路径104中)。由此，可以使开关组件100的任何主电触头避免短路电流，这可以允许或促进避免或减少例如由于短路电流产生的高温而导致的对主电触头的任何可能的损坏。

现在参考图4，示出了根据本发明的实施例的电力传输系统200的示意性框图。电力传输系统200包括至少一个可旁路单元201和电路101，电路101被布置为选择性地电气旁路该至少一个可旁路单元201。电路101包括第一电导体102、第二电导体103和根据本发明的实施例的开关组件100，例如诸如前面参考图1-3所描述的。开关组件100被布置在第一电导体102和第二电导体103之间，并且电路101被配置为在第一电导体102和第二电导体103之间承载电流，该电流具有可以变化的频率。

电力传输系统200包括感测单元，其在图4中通过附图标记202示意性地指示，该感测单元202被配置为感测至少在第一电导体102和第二电导体103之间的电流频率。感测单元202相对于电力传输系统200的其他部件或元件的位置和/或布置是根据示例的，并且可能根据感测单元202被配置为感测的电力传输系统200的那些参数而能够变化。

电力传输系统200包括用于控制开关组件100的操作的控制单元203。控制单元203通过本领域公知的有线和/或无线通信链路被通信地连接到开关组件100和感测单元202，以用于在其之间传输信号、命令、数据等。控制单元203可以被配置为控制与开关组件100的操作相关的各种方面或参数。例如，如上所述，控制单元203可以被配置为启动导电构件108的移动(图4中未示出；参见图1-3)。例如，导电构件108的移动的启动可以通过控制单元203接收指示可旁路单元201中的失效或故障的指示或信号来触发。指示可旁路单元201中的失效或故障的指示或信号可以例如通过感测单元202或者通过包括在电力传输系统200中的某个保护系统(图4中未示出)来生成并被传输到控制单元203。

总之，公开了一种用于在配置为在第一电导体和第二电导体之间承载电流的电路中使用的开关组件。该开关组件包括至少第一电流路径和第二电流路径，其中的每一个包括可以选择性地连接到第二电导体或从第二电导体断开的电触头。第一电流路径和第二电流路径中的至少一个被配置为使得其具有频率依赖性的电抗或阻抗，以促使或使得电流在较大程度上经由第一电流路径和第二电流路径中所选择的一个流动，该电流具有符合所选择的频率标准的频率并且该电流在第一电气导体和第二电导体之间流动。

虽然已经在附图和前面的描述中说明了本发明，但是这样的说明被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过对附图、公开和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践要求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变体。在所附权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中陈述的某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制范围。

Claims (9)

1.一种用于在第一电导体(102)和第二电导体(103)之间的电路(101)中使用的开关组件(100)，所述电路被配置为在所述第一电导体和所述第二电导体之间承载电流，所述电流具有能够变化的频率，其中，所述开关组件被布置为使得所述第一电导体和所述第二电导体能够选择性地被连接和断开，使得当所述第一电导体和所述第二电导体断开时，所述第一电导体和所述第二电导体之间的电流中断，并且当所述第一电导体和所述第二电导体被连接时，电流能够在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动，所述开关组件包括：

至少第一电流路径(104)和第二电流路径(105)，其中，所述第一电流路径和所述第二电流路径中的每一个包括电触头(106，107)，所述电触头(106，107)能够选择性地被连接到所述第二电导体或与所述第二电导体断开，以允许在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动的电流经由所述第一电流路径和所述第二电流路径中的一个或二者流动；

其中，所述第一电流路径和所述第二电流路径中的至少一个电流路径被布置为使得其具有频率依赖性电抗(X)，以便于促使具有符合所选择的频率标准的频率并且在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动的电流至少在更大程度上经由所述第一电流路径和所述第二电流路径中所选择的一个流动。

2.根据权利要求1所述的开关组件，其中，所述第一电流路径和所述第二电流路径中的至少一个电流路径被布置为使得其具有频率依赖性电抗，使得对于在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动的电流具有符合所选择的频率标准的频率，所述第一电流路径和所述第二电流路径中所选择的一个电流路径具有比所述第一电流路径和所述第二电流路径中的另一个电流路径更高的阻抗。

3.根据权利要求1或2所述的开关组件，其中，在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动的所述电流具有至少在时间段期间变化的频率，并且其中，所述第一电流路径和第二电流路径中的所述至少一个电流路径被布置为使得其具有频率依赖性电抗，使得当在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动的所述电流的所述频率不符合所述所选择的频率标准时，所述电流替代地或者也在所述第一电流路径和所述第二电流路径中的另一个电流路径中流动。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的开关组件，进一步包括：

可移动导电构件(108)，所述可移动导电构件(108)分别相对于所述第一电流路径和所述第二电流路径的所述电触头布置，使得通过所述导电构件的移动，使得所述第一电流路径和所述第二电流路径的所述电触头分别能够与所述第二电导体接触或脱离接触，以便于允许在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动的电流经由所述第一电流路径和所述第二电流路径中的一个或二者流动。

5.根据权利要求4所述的开关组件，其中，所述导电构件在第一位置和第二位置之间是可移动的，使得在所述第一位置中，所述第一电流路径和所述第二电流路径的所述电触头都不与所述第二电导体接触，并且在所述第二位置中，所述第一电流路径和所述第二电流路径的所述电触头都与所述第二电导体接触。

6.根据权利要求5所述的开关组件，其中：

所述第一电流路径和所述第二电流路径中的至少一个电流路径被布置为使得其具有频率依赖性电抗，以便于促使电流至少在更大程度上经由所述第一电流路径流动，所述电流具有符合所述所选择的频率标准的频率并且在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动；并且

所述导电构件可移动到在所述第一位置和所述第二位置之间的第三中间位置，使得所述第一电流路径和所述第二电流路径的所述电触头与所述导电构件接触，并且在所述第一电流路径的所述电触头和所述第二电导体之间的电压超过预定义的电压电平的条件下，在所述第一电流路径的所述电触头和所述第二电导体之间生成电弧，允许在所述第一电流路径的所述电触头和所述第二电导体之间经由所述电弧的电接触。

7.根据权利要求1-2和5-6中任一项所述的开关组件，其中，所述所选择的频率标准包括超过预定义的频率的所述频率。

8.一种电力传输系统(200)，包括：

至少一个可旁路单元(201)；以及

电路(101)，所述电路(101)被布置为选择性地电气地旁路所述至少一个可旁路单元；

其中，所述电路包括：

第一电导体(102)；

第二电导体(103)；以及

根据权利要求1-7中任一项所述的开关组件(100)，被布置在所述第一电导体和所述第二电导体之间；

所述电路被配置为在所述第一电导体和所述第二电导体之间承载电流，所述电流具有能够变化的频率。

9.根据权利要求8所述的电力传输系统，进一步包括：

控制单元(202)，所述控制单元(202)用于控制所述开关组件；

其中，所述电力传输系统包括根据权利要求5或6所述的开关组件；

其中，所述开关组件被配置为使得所述导电构件的移动至少关于所述导电构件在所述第一位置和所述第二位置之间的移动的启动是可控的；并且

其中，所述控制单元被配置为，响应于接收到所述可旁路单元中的失效或故障的指示而启动所述导电构件的移动。