换流站制造技术

本发明专利技术提供一种用于将ＡＣ系统连接到双极ＨＶＤＣ输电线的换流站，该换流站具有设置有第一ＤＣ断路器（１３１、１３２）的ＤＣ中性设备，使得能够在换流站的双极操作中将从一个极（１０５）的中性母线（１１２）到另一个极（１０４）的中性母线（１１１）的第一电流路径断开，从而改变为单极操作以隔离系统的故障区段，同时建立到电极线连接部件（１４２、１４３）的电流路径以使来自所述一个极（１０５）的电流转向电极线连接部件。电极线（１９１，１９２）中的每个设置有单独的连接部件（１４２、１４３），并提供了用于将每一个中性母线连接到两个电极线连接部件中的任选一个的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】换流站
和
技术介绍
本专利技术涉及一种用于将AC系统连接到双极HVDC输电线的换流站 (converter station),所述换流站包括两个换流器，每个换流器都具有 DC侧和AC侧，所述DC侧一方面连接到高电位的所述输电线的两个极 中的相应极，另一方面连接到用于该极的中性母线，该中性母线为通过接 地而处于零电位的由所述换流器共用的DC中性i殳备的中性母线，所述 AC侧连接到所述AC系统，所述DC中性设备具有连接到两个电极线的 部件，并且所述DC中性设备设置有第一DC断路器，使得能够在换流站 的双极操作中将从一个极的中性母线到另 一个极的中性母线的第 一 电流 路径断开，从而改变为单极操作，所述换流站还包括控制装置，所述控制 装置被配置为通过控制所述第一 DC断路器以断开所述两个中性母线之 间的所述电流路径，来控制从双极操作到单极操作的所述改变，并且建立 到所述电极线连接部件的电流路径以使来自所述一个极的电流转向所述 电极线连接部件。这种到单极操作的改变可以用于隔离系统的故障区段并 用于改变为金属回路(metallic return )。本专利技术不限于地和HVDC (高压直流，High Voltage Direct Current)输电线的每个所述极之间的任何具体的电压7jC平，但是本专利技术特别适用于500kV以上的电压，这意味着所述输电线传输大量功率，并且换流站所属 的输电系统要求有非常高级别的可靠性。本专利技术也不限于通过所述输电线 的所述极的任何具体的电流水平，但是优选所述线的额定电流是lkA以 上。图1示意性地示出了这种类型的HVDC输电系统的总体设计。其示 出换流站1、 2如何布置在具有两个极4、 5的HVDC输电线3的每一端， 两个极4、 5中的一个是正极性的，另一个是负极性的。AC系统6、 6，通 过变压器7、 7'连接到每个换流站，以获得所述DC系统的适当的电压水 平。AC系统可以是任意类型的具有发电机的发电厂形式的发电系统或者 是连接到例如工业区和社区的电力消费者的用电系统或用电网络。每一个换流站具有两个换流器8、 9,每个换流器具有DC侧，所述DC侧一方 面分别连接到相应的所述两个极4、 5，另一方面连接到换流器共用的DC 中性设备10，所述DC中性设备10的低压侧接地以在每个极上限定一定 的电压。每个换流器8、 9可以用串联连接的例如两个或者三个的换流器 组来代替，以获得高电压，该高电压可以是800kV量级的。换流器包括 多个已知结构的电流阀，例如12脉沖桥结构。换流器可以是线换向电流 源型换流器(line commutated Current Source Converter )，其中，例如晶 闸管的开关元件在所述AC系统中的AC电流的过零点处关断。换流器还 可以是强制换向电压源型换-虎器(forced commutated Voltage Source Converter),其中所述开关元件是才艮据脉宽调制(PWM， Pulse Width Modulation)模式来控制的关断的器件。HVDC输电系统相对于AC输电系统的优点在于显著降低的损耗， 该损耗是由输电线的各端处的两个换流站之间的输电线产生的，然而换流 站通常在HVDC输电系统中比在AC输电系统中更昂贵。因此，HVDC 输电系统通常在例如几百千米的长距离上传输通常是GW级的大功率。 这意味着，如果由于例如接地故障造成输电线的两个极同时跳闸(trip) 即断开，则对于所连接的AC系统而言后果可能非常严重。如果所述AC 系统属于向大城市供电的主系统，则这种双极跳闸可能导致供给所述主系 统电力大大降低，从而在该系统中可能产生不稳定，然后还可能使其它部 分失效。对于连接的AC系统而言，如果仅有一个极跳闸，所造成的后果 还不及两个极都跳闸的严重性的一半。本专利技术涉及在引言中限定的这种类 型的换流站的可靠性，其与所述DC中性设备的运行密切相关，图2示出 已知的换流站中的传统DC中性设备。该设备10具有连接到一个换流器 8的低压侧的中性母线11和连接到另一个换流器9的低压侧的中性母线 12。中性母线通过串联连接的两个第一DC断路器13、 14以及与每个DC 断路器13、 14相关联的隔离开关15、 16而彼此连接。与一个中性母线相 关联的第一 DC断路器及隔离开关和与另一个中性母线相关联的第一 DC 断路器及隔离开关之间的串联连接的中间点17通过包括隔离开关的线 18，隔离开关连接到部件19，而部件19连接到从换流站延伸到电极站22 的两个电极线20、 21,下面将进一步说明其运行。DC中性设备10还包 括接地开关23,接地开关23经由包括隔离开关的线连接到点24、 24，， 点24、 24，处于与每个中性母线11、 12相关联的隔离开关和笫一DC断路 器之间。具有图2所示的这种已知的DC中性设备的换流站的运行如下。在假设作为整流器工作的换流站的双极操作期间，在负极性极5中的电流流到 换流器9，并且通过中性母线12进一步流到中性母线11，中性母线ll所 具有的第一DC断路器13、 14和第一DC断路器13、 14之间的隔离开关 15、 16闭合。电流进一步流过换流器8，并根据箭头25流到HVDC输电 线的具有正极性的另一个极4。线18中到电极线连接部件19的隔离开关 闭合，以定义中性点的零电位。我们假设现在在极4的DC侧出现接地故障，且图3示出了换流站尤 其是其DC中性设备将如何动作。换流器8的电流阀通过旁路对而被阻断， 这意味着串联连接的电流阀被启动(fired )，从而将AC侧旁路以保护所 述AC系统6和连接到其的设备。这些旁路对在DC极4和DC中性设备 之间形成低阻抗连接。用点示出电流如何流到接地故障点26。然而，迅 速将接地故障点26隔离以维持另 一个极5工作是很重要的。线18的隔离 开关闭合以形成到电极线连接部件19并且通过电极线20、 21到电极站 22的电流路径。现在，两个电流路径共享极5的DC电流， 一个经由电 极线到地，另一个经由另一个极4到接地故障点。两个电流路径各有大约 一半的电流。为了隔离接地故障点，第一DC断路器13断开，使得全部 电流通过电极线流到电极站。当DC断路器13断开时，中性母线处的隔 离开关15和15，以及极4处的隔离开关27被断开，以实现对故障极4的 隔离。如果DC断路器13没有使通过其的电流下降到零，即没有将电流换 流到电极线，则DC断路器13将重新闭合。然后，接地开关23闭合作为 DC断路器13的备用，同时在中性母线12和地之间形成低阻抗连接。然 后，正常，，极5的几乎所有的电流向下进入站接地网(station earth grid )， 因而通过另一个极4的电流下降到几乎为零，使得隔离开关15、 27和15' 可以被断开以实现隔离。当极4被隔离时，接地开关23为断开，所有电 流被换流到电极线。然后，换流站和HVDC输电系统处于单极操作，从 而仍可以传送双极操作中一半的功率。如果需M持系统的单极操作以不 对电极站的地充太多电，则尽可能快地、通常是在约一分钟之内，通过将 开关和隔离开关闭合以根据箭头28转移电流从而形成通过电极站的金属 回路而不是地回路，可以获得中性母线12到极4的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将ＡＣ系统（６）连接到双极ＨＶＤＣ输电线（３）的换流站，所述换流站包括两个换流器（８、９），每个换流器具有ＤＣ侧和ＡＣ侧，所述ＤＣ侧一方面连接到处于高电位的所述输电线的两个极（１０４、１０５）中的相应极，另一方面连接到用于该极的中性母线（１１１、１１２），该中性母线（１１１、１１２）为通过接地而处于零电位的由所述换流器共用的ＤＣ中性设备（１０）的中性母线（１１１、１１２），所述ＡＣ侧连接到所述ＡＣ系统，所述ＤＣ中性设备具有连接到两个电极线（１９１、１９２）的部件，并且所述ＤＣ中性设备设置有第一ＤＣ断路器，使得能够在换流站的双极操作中将从一个极的中性母线到另一个极的中性母线的第一电流路径（１３０）断开，从而改变为单极操作，所述换流站还包括控制装置（２００），所述控制装置（２００）被配置为通过控制所述第一ＤＣ断路器（１３１）以断开所述两个中性母线（１１１、１１２）之间的所述电流路径，来控制所述从双极操作到单极操作的改变，并且建立到所述电极线连接部件的电流路径以使来自所述一个极的电流转向所述电极线连接部件，其特征在于，所述中性设备设置有用于所述电极线中的每个电极线的单独的所述连接部件（１４２、１４３）以及用于将每个中性母线（１１１、１１２）连接到所述两个电极线连接部件中的任选一个的装置。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-1-18 60/759,5631.一种用于将AC系统(6)连接到双极HVDC输电线(3)的换流站，所述换流站包括两个换流器(8、9)，每个换流器具有DC侧和AC侧，所述DC侧一方面连接到处于高电位的所述输电线的两个极(104、105)中的相应极，另一方面连接到用于该极的中性母线(111、112)，该中性母线(111、112)为通过接地而处于零电位的由所述换流器共用的DC中性设备(10)的中性母线(111、112)，所述AC侧连接到所述AC系统，所述DC中性设备具有连接到两个电极线(191、192)的部件，并且所述DC中性设备设置有第一DC断路器，使得能够在换流站的双极操作中将从一个极的中性母线到另一个极的中性母线的第一电流路径(130)断开，从而改变为单极操作，所述换流站还包括控制装置(200)，所述控制装置(200)被配置为通过控制所述第一DC断路器(131)以断开所述两个中性母线(111、112)之间的所述电流路径，来控制所述从双极操作到单极操作的改变，并且建立到所述电极线连接部件的电流路径以使来自所述一个极的电流转向所述电极线连接部件，其特征在于，所述中性设备设置有用于所述电极线中的每个电极线的单独的所述连接部件(142、143)以及用于将每个中性母线(111、112)连接到所述两个电极线连接部件中的任选一个的装置。2. 根据权利要求l所述的换流站，其特征在于，所述连接装置包括 用于第 一线(140 、 141)中的每个所述中性母线的至少 一个隔离开关(160 、 161)和/或DC断路器，所述第一线与包括所述第一 DC断路器的所述第 一电流路径分离并且将该母线连接到与该母线相关联的所述电极线连接 部件(142、 143)中的一个；以及在比所述至少一个隔离开关和/或断路 器更靠i^目应的母线的位置将所述两个第一线进行互连的第二线(150 ) 中的至少一个隔离开关(152、 153)和DC断路器(151)。3. 根据权利要求2所述的换流站，其特征在于，所述互连第二线(150 ) 设置有在每一侧与隔离开关(152、 153)串联连接的DC断路器(151)。4. 根据权利要求2或3所述的换流站，其特征在于，所述连接装置 包括用于每个第一线(140、 141)的串联连接的DC断路器(144、 145 ) 以及隔离开关(146-149)，每个所述第一线(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌尔夫拉德布兰特，拉尔斯埃里克尤林，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]