[發(fā)明專利]一種電容換相換流器逆變側(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310499719.X
• 申請(qǐng)日: 2013-10-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103545836A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉耀;謝晨曦;李新年;王晶芳;楊鵬;雷霄;龐廣恒;王亮;王華偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;中國(guó)電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H02J3/36
• 分類號(hào): H02J3/36;H02H7/122
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于直流輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電容換相換流器逆變側(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的高壓直流輸電系統(tǒng)（HVDC）系統(tǒng)換流器采用晶閘管作為其閥單元基本元件,因晶閘管無(wú)法進(jìn)行自關(guān)斷,因此具有自身固有的缺點(diǎn)。為了避免換相失敗，一般逆變側(cè)換流閥總要保證熄弧角具有17°或更大的裕度，導(dǎo)致消耗大量的無(wú)功功率，需大量的無(wú)功補(bǔ)償及濾波設(shè)備，因此不但投資成本較大，一旦發(fā)生甩負(fù)荷還會(huì)引起無(wú)功過(guò)剩，可能導(dǎo)致過(guò)電壓；另外，由于換相電壓全部由交流電網(wǎng)提供，因此弱交流系統(tǒng)很容易發(fā)生換相失敗，而采用串聯(lián)電容換相換流器技術(shù)一定程度上可以克服傳統(tǒng)電網(wǎng)換相換流器（LCC）的上述缺點(diǎn)。

電容換相換流器（CCC）是將固定電容器串聯(lián)接入傳統(tǒng)換流系統(tǒng)的換流變壓器和換流器之間，通過(guò)串聯(lián)電容器來(lái)補(bǔ)償換流器的無(wú)功消耗，使當(dāng)換流器的觸發(fā)角(整流)、關(guān)斷(逆變)角接近于0甚至為負(fù)時(shí)，系統(tǒng)仍能穩(wěn)定運(yùn)行，從而在無(wú)功消耗大大減小的同時(shí)避免了換相失敗的發(fā)生，尤其是電容換相換流器逆變器的正阻抗特性使技術(shù)在長(zhǎng)電纜、弱交流系統(tǒng)直流輸電中的應(yīng)用具有很大優(yōu)勢(shì)。電容換相換流器換流器結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。電源側(cè)三相電壓分別為e_a、e_b、e_c，電容閥側(cè)即實(shí)際換相電壓分別為e′_a、e_b′、e_c′。

但是，正是由于串聯(lián)電容的引入，也使得電容換相換流器產(chǎn)生了新的問(wèn)題。當(dāng)電容換相換流器直流系統(tǒng)在逆變側(cè)交流系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障導(dǎo)致直流系統(tǒng)發(fā)生換向失敗故障后，直流系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中可能發(fā)生后續(xù)連續(xù)換向失敗故障，導(dǎo)致系統(tǒng)往往恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，甚至無(wú)法恢復(fù)運(yùn)行，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性不利。

當(dāng)電容換相換流器直流系統(tǒng)在逆變側(cè)交流系統(tǒng)發(fā)生單相嚴(yán)重故障導(dǎo)致直流系統(tǒng)發(fā)生換向失敗故障后（直流電壓跌落至零或以下），由于串聯(lián)電容在故障過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不平衡充、放電（正常情況下交流系統(tǒng)三相串聯(lián)電容充、放電過(guò)程基本對(duì)稱）現(xiàn)象，使得換流閥實(shí)際換相電壓發(fā)生變化，可能導(dǎo)致直流系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中某些換流閥無(wú)法按序正常導(dǎo)通，從而發(fā)生后續(xù)連續(xù)換向失敗故障，導(dǎo)致系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，甚至無(wú)法恢復(fù)運(yùn)行，對(duì)于電力的順利傳輸及電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性均不利，而傳統(tǒng)直流系統(tǒng)一般不會(huì)發(fā)生此現(xiàn)象，如圖2、圖3所示，分別為傳統(tǒng)直流和電容換相換流器逆變側(cè)單相短路故障波形。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種電容換相換流器逆變側(cè)系統(tǒng)，在電容換相換流器直流系統(tǒng)逆變側(cè)發(fā)生上述故障后，及時(shí)旁通、切除串聯(lián)電容，避免串聯(lián)電容對(duì)后續(xù)系統(tǒng)恢復(fù)的影響，并且在系統(tǒng)故障消失后，再次及時(shí)投入串聯(lián)電容，繼續(xù)發(fā)揮其作用，達(dá)到既解決系統(tǒng)故障后的恢復(fù)問(wèn)題，又能充分發(fā)揮電容換相換流器的優(yōu)勢(shì)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種電容換相換流器逆變側(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括串聯(lián)的三相六脈動(dòng)換流閥和串聯(lián)電容通斷單元；所述三相六脈動(dòng)換流閥為基于晶閘管的橋式六脈動(dòng)換流器，所述串聯(lián)電容通斷單元包括串聯(lián)電容、高壓斷路器、限壓器和可控旁通開(kāi)關(guān)，所述限壓器和可控旁通開(kāi)關(guān)分別與串聯(lián)后的所述串聯(lián)電容和高壓斷路器并聯(lián)；所述可控旁通開(kāi)關(guān)包括可觸發(fā)間隙和旁通斷路器；所述可觸發(fā)間隙和旁通斷路器并聯(lián)。

所述三相六脈動(dòng)換流器包括六個(gè)橋臂，其中第一晶閘管閥、第三晶閘管閥、第五晶閘管閥的陽(yáng)極均連接三相六脈動(dòng)換流器的低壓側(cè)，第四晶閘管閥、第六晶閘管閥、第二晶閘管閥的陰極連接三相六脈動(dòng)換流器高壓側(cè)，三相六脈動(dòng)換流器的高壓側(cè)電壓和低壓側(cè)電壓的電壓差即為對(duì)應(yīng)直流電壓；第一晶閘管閥、第四晶閘管閥連接交流電壓A相，第二晶閘管閥、第五晶閘管閥連接B相，第三晶閘管閥、第六晶閘管閥連接C相；逆變側(cè)系統(tǒng)中串聯(lián)電容位于換流變壓器二次側(cè)和三相六脈動(dòng)換流器之間。

所述高壓斷路器和旁通斷路器均包括第一操動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、觸頭、滅弧室、油箱、電容套管和支架；所述觸頭包括動(dòng)觸頭和靜觸頭；所述操作機(jī)構(gòu)通過(guò)第一拉桿與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)第二拉桿與動(dòng)觸頭相連，油箱與支架相連，油箱內(nèi)設(shè)有滅弧室，滅弧室內(nèi)有動(dòng)觸頭和靜觸頭，并充有氟碳化合物液體，油箱頂部與電容套管相連，滅弧室頂部與絕緣噴口相連。

所述限壓器包括殼體以及位于殼體內(nèi)部的壓敏電阻和放電電路，壓敏電阻與放電電路并聯(lián)；所述放電電路包括開(kāi)關(guān)站和第二操作機(jī)構(gòu)，所述開(kāi)關(guān)站設(shè)有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，其可加載持續(xù)電流；與壓敏電阻工作參數(shù)有關(guān)的信號(hào)在極限值之上時(shí)，第二操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)站接通。