换流站制造技术

技术编号:3343068 阅读:208 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
用于把交流系统连接到双极HVDC传输线的换流站具有直流中性装置,该直流中性装置配备有第一直流断路器,使得在所述站双极工作时能够断开从所述传输线的一个极(104)的中性母线(111)到另一个极(105)的中性母线(112)的第一电流路径,用于隔离故障部分和改变到所述站的单极工作/金属回线。直流中性装置在所述第一电流路径上具有至少两个串联连接的第一直流断路器(133,136和137,138),用于如果其中的另一个直流断路器在通过从双极工作改变为单极工作而进行控制以隔离故障部分的情况下无法断开所述第一电流路径时互为备份。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于把交流系统连接到双极高压直流(HVDC)传输线的换 流站,所述站包括两个换流器,每个换流器具有其直流侧,该直流侧一方面 被连接到高电压的所述传输线的两个极中的对应极,另一方面被连接到通过 接地而处于零电位的、换流器共用的直流中性装置的该极的中性母线;每个 换流器具有被连接到所述交流系统的交流侧,所述直流中性装置具有被连接 到至少一条电极线的部件,该装置配备有第一直流断路器,其能够在该站双 极工作时断开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,以将该站改变为单极工作,所述站还包括控制装置,用于通过控制所述第一 直流断路器断开所述两条中性母线之间的所述电流路径来控制从双极工作 到单极工作的所述改变,以及用于建立到所述电极线连接部件的电流路径, 用于将来自所述一个极的电流转送到电极线连接部件。本专利技术不限于在地与HVDC (高压直流)传输线的每个所述极之间的任 何特定的电压电平,但其可以特别应用于大于500kV的这样的电压,这意味 着,所述传输线传输大功率,并且换流站所属的传输系统需要非常高水平的 可靠性。本专利技术也不限于通过所述传输线的所述极的任何特定的电流电平, 但所述线优选地额定电流大于lkA。图1示意地示出了这种类型的HVDC传输系统的总体设计。图中示出 了如何将换流站l, 2设置在具有两个极4, 5的HVDC传输线3的每一端, 其中一个极具有正极性,另一个极具有负极性。交流系统6、 6,通过变压器 7、 7,被连接到每个换流站,用于得到直流系统的适当电压电平。交流系统可 以是具有发电机的任何类型的发电站形式的发电系统,或者是连接到电能用 电设备的消费系统或网络,诸如工业和社区。每个换流站具有两个换流器8, 9,每个换流器具有其直流侧,该直流测一方面被连接到所述两个极4、 5中 的对应极,另一方面被连接到换流器共用的直流中性装置IO,直流中性装置 IO将其低电压侧接地,用于限定每个极上的特定电压。每个换流器8, 9可 以用一组换流器替代, 一组换流器例如为串联连接的两个或三个换流器,用 于在每个极上获得诸如800kV的高电压。换流器包括多个具有任何已知配置 的电流阀,例如具有12脉沖桥式配置。换流器可以是线换相电流源型换流 器,其中诸如闸流管的开关元件在所述交流系统中越过交流电流的零点处被关断。换流器也可以是强迫换相电压源型换流器,其中所述开关元件是根据脉冲宽度调制(PWM)方式被控制的关断器件。HVDC传输系统相对于交流传输系统的优点在于虽然HVDC传输系 统中换流站的花费通常大于交流传输系统中换流站的花费,但是在传输线各 端的两个换流站之间的传输线上的损耗明显更低。因此HVDC传输系统通 常用来在诸如几百公里的^JE巨离上传输大功率,常常是在几GW的量级。这 意味着,如果传输线的两个极同时跳闸,即,例如由于接地故障而断开,则 对于所连接的交流系统的结果可以很严重。如果所述交流系统属于给大城市 供应电力的主系统,则这样的双招JI匕闸可能导致供应到所述主系统的电能的 大幅度减少,以致会造成该系统的不稳定性,并且其它部件也会发生故障。 如果仅仅一个极跳闸,则对于所连接的交流系统的结果的严重程度没有在两 个极均跳闸时的一半那么严重。本专利技术的换流站具有在前述
部分中 限定的那种类型的可靠性,这与换流站的所述直流中性装置的功能密切相 关。图2示出了已知换流站的传统的直流中性装置。该装置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。中性母线通过两个第一直流断路器13、 14和与每个直流断路 器13、 14相关的隔离开关15、 16的串联连接而被互相连接。在与一条中性 母线相关的第一直流断路器和隔离开关及与另一条中性母线相关的笫一直 流断路器和隔离开关之间的该串联连接的中点17通过包括连接到部件19的 隔离开关的线18,该部件19连接到从换流站延伸到电极站22的两条电极线 20, 21,其功能将在下面进一步描述。直流中性装置10还包括接地开关23, 该接地开关23通过包括隔离开关的线被连接到与每条中性母线11、 12相关 的第一直流断路器和隔离开关之间的点24、 24,。具有图2所示的这种已知的直流中性装置的换流站的作用如下。在被釆 用作为整流器的换流站的双极工作期间,如果中性母线12和11之间的第一 直流断路器13、 14和隔离开关15、 16闭合,则电流在负极性的极5中流到 换流器9,并通过中性母线12进而流到中性母线11。电流进一步通过换流 器8按照箭头25的方向流到具有HVDC传输线的正极性的另 一个极4。到 电极线连接部件19的线18中的隔离开关被闭合以规定中性的零电位。图3示出了假设在对应于极4的直流侧现在发生接地故障,换流站以及 尤其是换流站的直流中性装置将如何工作。利用旁路对来阻断(block)换流 器8的电流阀,这意味着,串联连接的电流阀被启动,由此交流侧被旁路, 以保护所述交流系统6和连接到该交流系统的i殳备。这些旁路对将形成直流6极4与直流中性装置之间的低阻抗连接。用点显示电流如何流到接地故障26。 然而,重要的是快速隔离接地故障26,以便保持另一个极5工作。闭合线 18的隔离开关,以形成到电极线连接部件19以及通过电极线20、 21到电极 站22的电流路径。极5的直流电流现在由两个电琉J^径来分担, 一路经由 电极线到地, 一路经由另一个极4到接地故障。约一半电流在两个电流, 的每个电流路径中经过。为了隔离接地故障,第一直流断路器13被断开, 使得所有的电流通过电极线流到电极站。当直流断路器13被断开时,在中 性母线处的隔离开关15和15,以;M^极4处的隔离开关27被断开,以完成 故障极4的隔离。如果直流断路器13无法使通过它的电流降低到零,即,把该电流转换 到电极线,则该直流断路器被重新闭合。然后接地开关23作为直流断路器 13的4^故闭合,而形成中性母线12与地之间的低阻抗连接。健康极 5的几乎所有电流然后流入站的接地网格,而通过另一个极4的电流因此将 降低到几乎为零,使得隔离开关15、 27可以被断开以完成隔离。当极4被 隔离时,断开接地开关23,所有电流将被转接到电极线。换流站和HVDC 传输系统然后处于单极工作中,使得仍可以传送双极工作时一半的功率。如 果需要保持系统的单极工作以便不对电极站的地过度充电,则通过闭合隔离 开关以及开关将尽可能快地,通常在约1分钟内,获得中性母线12与极4 的连接,其按照箭头28的方向转送电流经过电极站,以形成金属回线而不 是大地回线。如果接地故障改为在另一个极5上发生,则直流中性装置的不同部件的 工作将是对应的,使得断路器14和隔离开关16被断开,以便把电流导向电 极站等等。这种已知换流站的直流中性装置提供相当好的可靠性,但它仍存在某些 缺点。不能将两条电极线分离,这意味着如果接地故障发生在两条电极线之 一,则整个电极站的连接将发生故障,使得系统可能发生有害的双扨跳闸。 也不可能在未使用时检查每条电极线的正常工作。另一个缺点是,上述接地 开关是每个第一直流断路器13、 14的*,在其闭合期间由于流过的大电 流将提升接地网格的电位。换流站本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于把交流系统连接到双极HVDC传输线(3)的换流站,所述换流站包括两个换流器(8,9),每个换流器具有其直流侧以及交流侧,该直流侧一方面被连接到高电压的所述传输线的两个极(104,105)中的对应极,另一方面被连接到通过接地而处于零电位的、换流器共用的直流中性装置(10)的该极的中性母线(111,112),所述交流侧连接到所述交流系统(6);    所述直流中性装置具有连接到至少一条电极线(123,124)的部件,该装置配备有第一直流断路器,能够在该换流站双极工作时断开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,以改变为该换流站的单极工作;    所述换流站还包括控制装置(200),用于通过控制所述第一直流断路器断开所述两条中性母线(111,112)之间的所述电流路径来控制从双极工作到单极工作的所述改变,以及用于建立到所述电极线连接部件的电流路径,用于将来自所述一个极的电流转送到该电极线连接部件;    其特征在于:所述直流中性装置在所述第一电流路径中具有至少两个串联连接的第一直流断路器(133,136,137,138),用于在所述控制装置进行控制以从双极工作改变为单极工作时,在所述第一直流断路器中其它第一直流断路器无法断开所述第一电流路径的情形下作为彼此的备份。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-1-18 60/759,5701.一种用于把交流系统连接到双极HVDC传输线(3)的换流站,所述换流站包括两个换流器(8,9),每个换流器具有其直流侧以及交流侧,该直流侧一方面被连接到高电压的所述传输线的两个极(104,105)中的对应极,另一方面被连接到通过接地而处于零电位的、换流器共用的直流中性装置(10)的该极的中性母线(111,112),所述交流侧连接到所述交流系统(6);所述直流中性装置具有连接到至少一条电极线(123,124)的部件,该装置配备有第一直流断路器,能够在该换流站双极工作时断开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,以改变为该换流站的单极工作;所述换流站还包括控制装置(200),用于通过控制所述第一直流断路器断开所述两条中性母线(111,112)之间的所述电流路径来控制从双极工作到单极工作的所述改变,以及用于建立到所述电极线连接部件的电流路径,用于将来自所述一个极的电流转送到该电极线连接部件;其特征在于所述直流中性装置在所述第一电流路径中具有至少两个串联连接的第一直流断路器(133,136,137,138),用于在所述控制装置进行控制以从双极工作改变为单极工作时,在所述第一直流断路器中其它第一直流断路器无法断开所述第一电流路径的情形下作为彼此的备份。2. 根据权利要求l的换流站,其特征在于所述直流中性装置包括 至少两个所述第 一 电流路径,每个第 一 电流路径具有至少两个串联连接 的、互为a的所述第一直流断路器(133, 136, 137, 138),每个第一 电流路径被设计成在该换流站双极工作时允许电流流过,而不管在任何其 它所述第 一 电流路径中的所述第 一直流断路器的状态如何。3. 根据权利要求1或2的换流站,其特征在于所述直流中性装置 配备有用于分别连接到分离的所述电极线(123, 124 )的两个所述电极线 连接部件(121, 122),以及用于将每条中性母线(111, 112)连接到 所述两个电极线连接部件的中任选之一 的装置。4. 根据权利要求3的换流站,其特征在于对于每条所述中性母线, 所述连接装置包括由所述中性母线(111, 112 )和在一又二分之一断路器 系统中的所述电极线连接部件(121, 122)中相应的电极线连接部件所共 享的三个直流断路器(133-135, 136-138)的串联连接(131, 132)。5. 根据权利要求4的换流站,其特征在于在三个直流断路器的所 述串联连接(131, 132)的每个中,所述中性母线(111, 112)在中间直 流断路器(134, 137)的一侧、在两个直流断路器之间连接到该串联连接, 以及所述电极...

【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]

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