[發明專利]直流輸電換流閥開通階躍電路及開通階躍電流的確定方法

有效

• 申請號: 201310091049.8
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103259390A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 魏曉光;劉杰;于海玉;曹均正;郭煥
• 申請（專利權）人: 國網智能電網研究院;中電普瑞電力工程有限公司;山東電力集團公司;國家電網公司
• 主分類號: H02M1/06
• 分類號: H02M1/06
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及直流輸電領域，具體涉及一種直流輸電換流閥開通階躍電路及開通階躍電流的確定方法。

背景技術

高壓直流輸電技術在現代電力系統中有著廣泛應用。運行中，換流變壓器系統雜散電容（C_s）等效于并聯在換流閥兩端，在換流閥關斷階段會被充電，從而儲存大量能量；此外，由于限制暫態或沖擊過電壓的閥避雷器中也會建立較大電流。換流閥開通期間，這些能量將向晶閘管和飽和電抗器串聯回路轉移，導致開通浪涌電流，稱為階躍電流（step?current，記作i_step），如圖1所示。

阻尼電阻和阻尼電容用于限制換流閥關斷過程過電壓。然而，阻尼電容中儲存的能量在晶閘管開通時會快速泄放，產生極高的di/dt，可能造成晶閘管的損壞，因此還需與電容串聯設置阻尼電阻。可見阻尼電阻和阻尼電容的設置也影響開通階躍電流。

由上述分析可知，開通階躍電流是不可避免的，但由于開通初期晶閘管耐受階躍電流的能力較差，因此這一電流又是需要嚴格限制的。在工程應用中，對于選定的晶閘管，往往確定一個階躍電流的最大值，在換流閥設計中，需要通過各組部件的優化設計，保證階躍電流不超過限值。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種開通階躍電路，另一目的是提供一種開通階躍電流的確定方法，本發明分析了換流閥系統開通階躍電流產生機理，研究了換流閥系統各組部件參數和系統條件對階躍電流的影響機理，在此基礎上建立了換流閥開通階躍電流數理模型，分析了開通瞬間能量轉移過程，建立了階躍電流與系統參數間的數學關系，從而形成了可精確到安培級的開通階躍電流計算方法。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

一種直流輸電換流閥開通階躍電路，其改進之處在于，所述電路包括雜散電容C_s、換流變壓器漏電感L_μ、電源U_s、閥避雷器R_a、飽和電抗器SR、閥阻尼電容C_d和閥阻尼電阻R_d；

所述雜散電容C_s兩端分別通過換流變壓器漏電感L_μ連接到電源U_s的正負極；所述飽和電抗器SR和晶閘管T串聯，形成飽和電抗器SR-晶閘管T串聯支路；所述雜散電容C_s、閥避雷器R_a和飽和電抗器SR-晶閘管T串聯支路并聯；所述閥阻尼電容C_d和閥阻尼電阻R_d串聯后并聯在晶閘管T的兩端。

優選的，在直流換流閥開通后，開通階躍階段的飽和電抗器SR等效為恒定電阻R₀；所述換流變壓器漏電感L_μ和電源U_s的組合等效為恒流源。改進之處在于，所述確定方法包括下述步驟：

（1）對飽和電抗器SR、晶閘管T和閥避雷器R_a進行非線性建模；

（2）確定換流閥開通階躍電路的能量轉移關系；

（3）分析換流閥開通初始狀態并簡化開通階躍電路；

（4）確定階躍電流與開通階躍電路參數的函數關系；

（5）優化系統條件并改善階躍電流。

優選的，所述步驟（1）中，飽和電抗器SR的鐵芯電阻在穩態時為固定值R₀，隨著鐵芯磁通密度B_m增加，鐵芯電阻下降速率為k，則鐵芯電阻R_e與磁通密度B_m的關系用下述表達式表示：

R_e＝R₀+kB_m????①；

其中：磁通密度B_m表示為：

Bm(t)≈∫0tuRdtS]]>②；

鐵芯電感L_m表示為：