[發明專利]220kV交流直降20kV柔性直流輸配電系統及方法

無效

• 申請號: 201310051566.2
• 申請日: 2013-02-17
• 公開（公告）號: CN103117566A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 王世祥
• 申請（專利權）人: 深圳供電局有限公司
• 主分類號: H02J5/00
• 分類號: H02J5/00
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙) 44238
• 代理人: 潘中毅;熊賢卿

技術領域

本發明屬于輸配電技術領域，具體地說是一種220kV交流直降20kV柔性直流輸配電系統及方法。

背景技術

目前，我國大部分城鄉配電網系統均采用10kV作為主要的供電電壓。由于近年來經濟的快速發展，在負荷密度較大的城市中心區已經暴露出供電能力不足、站點和線路走廊資源極為緊張等問題，而且在低負荷的偏遠農村地區出現電壓降落過大，用戶電壓質量難以得到保障，供電距離受限等情況，因此，將配電網采取20kV電壓等級成為配電網。

隨著變壓器技術的發展，目前220/20kV交流直降模式相繼投產運行，合理配置電壓層級序列，減少110kV電壓層級，將極大節約土地資源，降低電網損耗，降低用電成本。

220/20kV交流直降模式雖然節約土地資源，降低電網損耗，降低用電成本起到一定推動作用，但是還是處于交流輸配電技術基礎上，輸電走廊通道仍然處于緊張狀態、電能質量的提高仍未解決、無法實現有功功率和無功功率的快速調節、可再生能源（如風能、太陽能等）饋入也存在不足。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種220kV交流直降20kV柔性直流輸配電系統及方法，可提高電能質量、快速獨立控制有功功率和無功功率的調節、適宜可再生能源（如風能、太陽能等）饋入。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種220kV交流直降20kV柔性直流輸配電系統，包括：

220kV的三相交流母線，用于匯總220kV交流電能；

220kV交流側三相交流斷路器，用于隔離故障；

220/20kV交流直降變壓器，用于將220kV交流電直降為20kV交流電，以及將220kV高壓側與20kV低壓側相隔離；

三相電抗器，用于電壓源換流器與交流系統進行電能質量交換，以及對20kV交流電進行濾波；

電壓源換流器，包括絕緣柵雙極晶體管IGBT換流閥橋臂，其采用三相兩電平橋式結構，用于將濾波后20kV交流電通過換流閥原理轉換為20kV直流電；以及

正直流母線與負直流母線，用于匯集所述20kV直流電能。

進一步地，還包括：

對稱設置的直流電容C1和C2，用于為所述電壓源換流器提供直流電壓支撐，緩沖所述IGBT換流閥橋臂關斷時的沖擊電流，減少直流側諧波。

進一步地，還包括：

接地點，從所述對稱的直流電容C1、C2中間引出，用于保持直流側兩極平衡，正常運行時上、下極的直流電流大小相等，方向相反。

進一步地，還包括：

直流開關QF1、QF2，分別在故障時隔離所述正直流母線與負直流母線。

進一步地，所述IGBT換流閥橋臂具體包括：可關斷器件VTa1、VTa2、VTb1、VTb2、VTc1、VTc2；續流二極管VDa1、VDa2、VDb1、VDb2、VDc1、VDc2；其中，續流二極管VDa1、VDa2的正極分別和可關斷器件VTa1、VTa2的發射極相連，續流二極管VDa1、VDa2的負極分別和可關斷器件VTa1、VTa2的集電極相連；續流二極管VDb1、VDb2的正極分別和可關斷器件VTb1、VTb2的發射極相連，續流二極管VDb1、VDb2的負極分別和可關斷器件VTb1、VTb2的集電極相連；續流二極管VDc1、VDc2的正極分別和可關斷器件VTc1、VTc2的發射極相連，續流二極管VDc1、VDc2的負極分別和可關斷器件VTc1、VTc2的集電極相連。

進一步地，所述220kV的三相交流母線，220kV交流側三相交流斷路器以及220/20kV交流直降變壓器組成柔性直流輸配電的交流區，所述三相電抗器，電壓源換流器以及正直流母線與負直流母線組成柔性直流輸配電的直流區。

進一步地，所述直流區嵌入在所述交流區的低壓側。

進一步地，所述直流區與交流區分開安裝。

本發明還提供一種220kV交流直降20kV柔性直流輸配電方法，包括以下步驟：

將220kV交流直降為20kV交流；

將20kV交流經過三相電抗器濾波；

將經過濾波后的20kV交流通過換流閥原理轉變成20kV直流；

將20kV直流電能匯集到正直流母線與負直流母線上。

進一步地，所述將經過濾波后的20kV交流通過換流閥原理轉變成20kV直流，具體是指：

采用三相兩電平橋式結構的絕緣柵雙極晶體管IGBT換流閥橋臂，將濾波后的20kV交流轉變成20kV直流。