[實(shí)用新型]提高電壓源換流器直流輸電故障穿越能力的主回路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320846357.2
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN203722247U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 饒宏;許樹楷;黎小林;馮滿盈;李立浧;候婷;朱喆;陳俊;魏偉;陳名
• 申請（專利權(quán)）人: 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H02J3/36
• 分類號(hào): H02J3/36;H02H9/06;H02H9/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型是一種提高電壓源換流器直流輸電故障穿越能力的主回路，屬于提高電壓源換流器直流輸電故障穿越能力的主回路的創(chuàng)新技術(shù)。

背景技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，利用以太陽能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電已成為未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。這些發(fā)電方式具有遠(yuǎn)離主電網(wǎng)、隨時(shí)間波動(dòng)較大等特點(diǎn)。基于電壓源換流器的直流輸電（voltage?source?converter?HVDC，VSC-HVDC）可獨(dú)立快速控制所傳輸?shù)挠泄β屎蜔o功功率，其換流器自換向，能夠獨(dú)立調(diào)節(jié)換流站交流側(cè)的有功功率和無功功率，具有優(yōu)越的可控性和靈活性，成為實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電與主電網(wǎng)之間的穩(wěn)定聯(lián)結(jié)的最有潛質(zhì)的電力傳輸方式。柔性直流輸電換流器采用可關(guān)斷功率器件組成的電壓源換流器，逆變站不存在換相失敗情況，具備比常規(guī)直流輸電優(yōu)越得多的優(yōu)點(diǎn)。

電壓源換流器直流輸電的突出技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，使得其在接入間隙性能源等方面大量應(yīng)用，突出的典型應(yīng)用是遠(yuǎn)距離、大規(guī)模的海上風(fēng)電接入，在歐洲和北美已經(jīng)大量應(yīng)用。由于風(fēng)電場等間歇性能源的發(fā)電站，一般處于偏于地區(qū)或者海上，操作和維護(hù)困難；另一方面，為了減少啟停對電網(wǎng)的影響，各國均對接入系統(tǒng)的故障穿越能力提出了要求。目前的一般做法是，采用電壓源換流器直流輸電接入風(fēng)電，在受端換流站的直流側(cè)并聯(lián)接入吸能電阻，吸收在受端交流出線故障期間，送端風(fēng)電場持續(xù)的功率輸出，避免直流過壓導(dǎo)致系統(tǒng)停運(yùn)，如圖1所示。吸能電阻一般通過可關(guān)斷器件，如絕緣柵雙極型晶體管IGBT構(gòu)成的開關(guān)接在極線之間。這種結(jié)構(gòu)的高壓IGBT串聯(lián)開關(guān)實(shí)現(xiàn)技術(shù)難度大，并且使用大量的大功率開關(guān)器件，成本很高。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種保障系統(tǒng)安全，提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，明顯節(jié)約投資的提高電壓源換流器直流輸電故障穿越能力的主回路。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：本實(shí)用新型的提高電壓源換流器直流輸電故障穿越能力的主回路，交流受端電網(wǎng)與風(fēng)電場之間設(shè)置有受端換流站、送端換流站，且受端換流站直流側(cè)接入能量吸收裝置。

上述受端換流站直流側(cè)接入包括有火花間隙、間隙火花放電裝置、金屬氧化物限壓器的能量吸收裝置，或受端換流站直流側(cè)接入包括有火花間隙的能量吸收裝置，或受端換流站與送端換流站之間僅連接有金屬氧化物限壓器的能量吸收裝置，或受端換流站直流側(cè)接入包括有火花間隙與間隙火花放電裝置的組合的能量吸收裝置，或受端換流站直流側(cè)接入包括有金屬氧化物限壓器與間隙火花放電裝置的組合的能量吸收裝置。

上述受端換流站直流側(cè)接入包括有火花間隙L1及L2、間隙火花放電裝置GAP1和GAP2、金屬氧化物限壓器MOV1和金屬氧化物限壓器MOV2的能量吸收裝置，火花間隙L1、間隙火花放電裝置GAP1、金屬氧化物限壓器MOV1、金屬氧化物限壓器MOV2、間隙火花放電裝置GAP2、火花間隙L2按順序串聯(lián)。

上述受端換流站直流側(cè)接入包括有火花間隙L1及L2、間隙火花放電裝置GAP1和GAP2、金屬氧化物限壓器MOV1和金屬氧化物限壓器MOV2的能量吸收裝置，火花間隙L1及L2、間隙火花放電裝置GAP1和GAP2、金屬氧化物限壓器MOV1和金屬氧化物限壓器MOV2按任意順序串聯(lián)。

上述受端換流站與送端換流站之間的交流電網(wǎng)為500kV、330kV、220kV、110kV、66kV、35kV、10kV、6kV。

本實(shí)用新型采用在受端換流站直流側(cè)接入能量吸收裝置的結(jié)構(gòu)，提高電壓源換流器在受端換流站交流出線故障情況下的穿越能力，保證直流系統(tǒng)能夠在故障期間保持運(yùn)行，在故障清除后立刻恢復(fù)正常運(yùn)行。此外，本實(shí)用新型的能量吸收裝置由于采用火花間隙及金屬氧化物限壓器MOV的結(jié)構(gòu)，由于火花間隙及金屬氧化物限壓器MOV技術(shù)成熟，動(dòng)作邏輯清晰，通過合理配置設(shè)備參數(shù)，能夠保證投入后將交流故障期間直流側(cè)電壓控制在合理范圍，進(jìn)而保障換流器及直流側(cè)設(shè)備不產(chǎn)生有危害的過電壓，保障系統(tǒng)安全。這種結(jié)構(gòu)采用成熟的設(shè)備元件，運(yùn)行可靠性高，明顯節(jié)約投資。本實(shí)用新型是一種設(shè)計(jì)巧妙，性能優(yōu)良，方便實(shí)用的提高電壓源換流器直流輸電故障穿越能力的主回路。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有直流吸能回路選用電力電子開關(guān)的柔性直流系統(tǒng)接線示意圖；

圖2是本實(shí)用新型直流吸能回路選用火花間隙和金屬氧化物限壓器MOV的柔性直流系統(tǒng)接線示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例：