[發明專利]一種直流換流站分壓器二次側過電壓保護系統及方法

在審

• 申請號: 201710333210.6
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN106972476A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 時衛東;陳秀娟;汪佛池;李志遠
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司11266
• 代理人: 郭一斐

技術領域

本發明涉及換流站過電壓保護領域，并且更具體地，涉及一種直流換流站分壓器二次側過電壓保護系統及方法。

背景技術

換流站是直流電力系統中樞紐，一旦發生雷擊損壞事故，有可能造成大面積停電，影響十分嚴重。所以，換流站要求有可靠的防雷保護措施。換流站的雷害來自兩個方面，一是雷直接擊到換流站上而造成站內設備的損壞，簡稱直擊雷；二是雷擊到輸電線路的桿塔和避雷線上，造成絕緣子閃絡(反擊)，或者直接擊到導線上(繞擊)產生的雷電波，波沿輸電線路傳遞到換流站而在換流站設備上產生雷電過電壓引起設備絕緣損壞，此簡稱侵入波。換流站若遭受直擊雷或近區雷擊產生的雷電侵入波，均可能導致站內接地網電壓抬高，造成站內設備二次側保護動作，影響系統安全運行。下面以一起真實事故為例，進行說明。

2015年09月19日21:58:00:206，錦蘇直流錦屏站OWS報“線路故障欠壓保護Init Down”，21:58:00:233，極Ⅰ直流線路保護在啟動邏輯跳閘，21:58:00:247，極Ⅱ直流線路保護再啟動邏輯跳閘，極Ⅰ、極Ⅱ相繼閉鎖。故障檢查表明極控制故障錄波顯示極Ⅰ、極Ⅱ直流電壓瞬時降為0，約4ms后低壓限流功能使α角增大，直流電流減小，持續約80ms后直流欠壓保護動作；直流故障定位裝置有啟動但無測距結果。初步分析結果為故障發生時錦屏站內持續雷電暴雨天氣，直流電壓發生突變時直流電流并沒有發生明顯變化，可以判定直流線路及直流一次設備沒有發生故障，經檢查極Ⅰ和極Ⅱ直流分壓器沒有公共鏈接部分，僅有接地系統存在公共部分。因此，分析判斷為雷電導致站內接地網電壓抬高，同時造成極Ⅰ、極Ⅱ直流分壓器分壓回路間隙過壓保護擊穿，且未能熄弧，致使直流電壓始終無法建立，進而引起直流線路欠壓保護動作，造成極Ⅰ、極Ⅱ雙極閉鎖。

為此，需要針對換流站內直流分壓器遭受過電壓情況及過電壓作用下保護器件的動作特性開展研究分析，設計一種換流站分直流分壓器過電壓保護系統，以解決換流站不能可靠運行的問題。

發明內容

本發明提供了一種直流換流站分壓器二次側過電壓保護系統，以解決換流站不能可靠運行的問題。

為了解決上述問題，根據本發明的一個方面，提供了一種直流換流站分壓器二次側過電壓保護系統，所述系統包括：阻容分壓單元、氣體放電管和壓敏電阻，

所述阻容分壓單元，用于根據分壓比將高電壓分壓為低電壓，所述阻容分壓單元包括：第一電阻和第一電容并聯組成的高壓臂端以及第二電阻和第二電容并聯組成的低壓臂端，所述高壓臂端和低壓臂端串聯連接；

所述氣體放電管，與所述壓敏電阻串聯后與所述低壓臂端并聯組成低壓回路，用于在系統正常工作運行時，與所述壓敏電阻共同傳輸系統在直流分壓器二次側的低電壓；用于在暫態情況下氣體放電管兩端的過電壓超過所述氣體放電管的放電電壓，間隙擊穿時，為回路提供泄流通道；

所述壓敏電阻，用于在系統正常工作運行時，與所述氣體放電管共同傳輸系統在直流分壓器二次側的低電壓；用于在暫態情況下氣體放電管兩端的過電壓超過所述氣體放電管的放電電壓，間隙擊穿時，產生殘壓壓降，保證低壓回路的電壓值大于等于直流分壓器二次回路側的最低工作電壓。

優選地，其中所述最低工作電壓為35V。

優選地，其中選擇殘壓壓降值與所述直流分壓器二次回路側的最低工作電壓的差值的絕對值不小于預設閾值的壓敏電阻與所述氣體放電管串聯。

優選地，其中所述預設閾值最小為1V。

優選地，其中所述系統還包括：低壓電壓測量單元和保護觸發單元，

所述低壓測量單元，與所述氣體放電管和壓敏電阻串聯后的支路并聯，用于對直流分壓器分壓后的低電壓進行測量，獲取低電壓測量值；

所述保護觸發單元，與所述低壓測量單元相連接，用于當所述低電壓測量值小于所述直流分壓器二次回路側的最低工作電壓時，觸發系統的欠壓保護動作。

根據本發明的另一個方面，提供了一種直流換流站分壓器二次側過電壓保護方法，所述方法包括：

直流分壓器二次回路側的輸入端接收高電壓；

直流分壓器根據分壓比將所述高電壓分壓為低電壓；

在系統正常工作運行時，氣體放電管與壓敏電阻共同傳輸系統在直流分壓器二次側的低電壓；在暫態情況下氣體放電管兩端的過電壓超過所述氣體放電管的放電電壓，間隙擊穿時，氣體放電管為回路提供泄流通道，利用壓敏電阻上產生的殘壓壓降，保證低壓回路的電壓值大于等于直流分壓器二次回路側的最低工作電壓。

優選地，其中所述最低工作電壓為35V。