[發明專利]一種高壓直流輸電系統拓撲結構

在審

• 申請號: 202110716714.2
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113346536A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 王奧;馬為民;申笑林;杜商安;季一鳴;王玲
• 申請（專利權）人: 國網經濟技術研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/01;H02J3/24;H02M5/45;H02M5/451;H02M1/088;H02M1/12
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 王胥慧

本發明涉及一種高壓直流輸電系統拓撲結構，其特征在于，包括換流閥、換流變壓器、交流濾波器、平波電抗器、直流濾波器和直流轉換開關裝置，其中，整流側的所述換流閥采用晶閘管換流閥或IGCT換流閥，逆變側的所述換流閥采用IGCT換流閥；整流側和逆變側的所述換流閥均分別通過對應所述換流變壓器連接交流系統，所述交流系統與對應所述換流變壓器之間均設置有所述交流濾波器，所述交流濾波器和交流系統的另一端均接地；整流側和逆變側的所述換流閥還分別通過所述平波電抗器連接所述直流濾波器和直流轉換開關裝置，本發明可以廣泛應用于高壓直流輸電技術領域中。

技術領域

本發明是關于一種高壓直流輸電系統拓撲結構，屬于高壓直流輸電技術領域。

背景技術

中國的能源資源與能源需求呈逆向分布，常規直流輸電系統因具備距離遠、容量大、損耗低的特點，被廣泛應用。此外，中國的風電、太陽能發電等可再生新能源蓬勃發展，柔性直流輸電系統因其靈活方便的輸電方式，是解決新能源接入問題的主要手段。

常規直流輸電系統的主要設備包括基于晶閘管器件的換流閥、換流變壓器、平波電抗器、穿墻套管、避雷器、直流測量裝置、直流開關和隔離開關、控制保護裝置和交直流濾波器等，柔性直流輸電系統的設備包括基于IGBT器件的換流閥、換流變壓器、平波電抗器、穿墻套管、避雷器、直流測量裝置、直流開關和隔離開關和控制保護裝置等。常規直流輸電系統采用電網換相換流器，依靠電網電壓的作用進行自然換相，是中國應用最成熟、分布最廣泛的直流輸電形式，但是由于換流閥采用半控型晶閘管器件，逆變側存在換相失敗的固有問題；而柔性直流輸電系統換流閥采用全控型IGBT器件，但是由于耐受過壓過流的能力有限，直流短路故障難以自清除。

因此，急需一種基于新型器件的換流閥形成的新型高壓直流輸電系統拓撲結構，以解決上述逆變側換相失敗和直流短路故障難以自清除問題，提高高壓直流系統可靠性。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種高壓直流輸電系統拓撲結構，能夠解決逆變側換相失敗和直流短路故障難以自清除問題。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種高壓直流輸電系統拓撲結構，包括換流閥、換流變壓器、交流濾波器、平波電抗器、直流濾波器和直流轉換開關裝置，其中，整流側的所述換流閥采用晶閘管換流閥或IGCT換流閥，逆變側的所述換流閥采用IGCT換流閥；

整流側和逆變側的所述換流閥均分別通過對應所述換流變壓器連接交流系統，所述交流系統與對應所述換流變壓器之間均設置有所述交流濾波器，所述交流濾波器和交流系統的另一端均接地，所述換流閥用于通過整流和逆變實現交直流的相互轉化，所述換流變壓器用于將所述交流系統的電壓變換到所述換流閥所需的換相電壓，所述交流濾波器用于濾除所述換流閥產生的諧波電流以及補償所述換流閥所需的無功；

整流側和逆變側的所述換流閥還分別通過所述平波電抗器連接所述直流濾波器和直流轉換開關裝置，所述平波電抗器用于阻隔和衰減雷電波、限制直流諧波、限制直流系統故障或受擾動時直流電流上升的速率和幅值，所述直流濾波器用于濾除所述換流閥在運行時產生的諧波，所述直流轉換開關裝置用于實現高壓直流輸電系統運行接線方式的轉換以及保證轉換過程中的功率輸送能力。

優選地，所述直流濾波器采用雙調諧或三調諧結構的直流濾波器。

優選地，所述直流轉換開關裝置包括金屬回線轉換開關、大地回線轉換開關、中性母線開關和中性母線接地開關；

整流側設置有一所述金屬回線轉換開關和大地回線轉換開關，整流側和逆變側的每極均設置有一所述中性母線開關，整流側和逆變側還均設置有一所述中性母線接地開關。

一種高壓直流輸電系統拓撲結構，包括換流閥、換流變壓器、交流濾波器和平波電抗器，其中，整流側的所述換流閥采用晶閘管換流閥或IGCT換流閥，逆變側的所述換流閥采用IGCT換流閥；