一种换流器接地系统技术方案

本发明专利技术涉及一种换流器接地系统，所述换流器为MMC的换流器、H桥级联的换流器、飞跨电容的换流器或二极管钳位的换流器；所述系统包括直流侧相连的换流器；其中一个所述换流器的交流侧通过一个变压器与电力系统并联；所述一个变压器的阀侧的绕组设有过电压保护装置和接地装置；另一个所述换流器的交流侧通过连接另一个变压器与系统串联；所述另一个变压器的阀侧的绕组设有过电压保护装置和接地装置。本发明专利技术提供的技术方案根据MMC技术的特点，研究并提出适合统一潮流控制器、可转换静止补偿器、统一电能质量调节器的换流器接地系统。

【技术实现步骤摘要】

:本专利技术涉及电力电子器件领域，更具体涉及一种换流器接地系统。
技术介绍
:电力系统的中性点是指星形连接的变压器(或发电机)的中性点。电力系统中性点接地方式分中性点有效接地方式和中性点非有效接地方式两种。中性点非有效接地方式可分为中性点不接地方式、中性点低电阻接地方式、中性点高电阻接地方式和中性点谐振接地方式。中性点高电阻接地方式指系统中至少有一根导线或一点经过高电阻接地，系统等值零序电阻不大于系统单相对地分布容抗，且系统接地故障电流小于10A。中性点低电阻接地方式指系统中至少有一根导线或一点经过低电阻接地，系统等值零序电阻不小于2倍系统等值零序感抗。中性点谐振接地方式指系统中至少有一根导线或一点经过电感接地，用于补偿系统单相对地故障电流的容性分量。单个换流器的接地方式通常有三种选择，即(I)通过直流极线的钳位电阻接地。该接地方案的优点是简单、直接、有效，且成本较低。对于直流输电系统，缺点是通过直流钳位电阻接地后，在直流线路侧正常运行时，钳位电阻是一个长期负载，功率损耗较大。此外，长期运行后电阻器的电阻值偏差会导致直流极线电压偏差。对于统一潮流控制器、可转换静止补偿器和统一电能质量调节器等，情况类似。(2)通过联结变Y绕组经接地电阻接地。其优点是直接利用变压器Y绕组中性点接地，接地设备少；其缺点是完全依靠变压器Y绕组承受故障下直流电压和故障电流，对变压器提出较高要求，当变压器整体容量较大时，其设计制造相对较为困难。而且，这种接地方案需要网侧采用不接地的绕组型式才能起到隔离交直流的作用，在中性点必须接地的交流系统中，还要考虑其他方式的站内接地。(3)通过电抗器形成中性点经电阻接地。该方案的优点是电抗器分担了故障电流，对联结变压器的压力较小，电抗器还能起到限制短路电流的作用，不足之处是对于高电压等级，并联电抗器本身吸收的无功功率较大，对系统影响可能会较大，且制造成本和体积也会较大。统一潮流控制器(unified power flow controller，UPFC)由同步电压源换流器构成用于控制与输电线路潮流有关的各种参数，包括电压、有功功率、无功功率、线路阻抗和电压相位的装置。它集中了晶闸管控制串联电容器补偿装置(Thyristor ControlledSeries Capacitor，TCSC)、可控串联移相器、电压调节器、静止同步补偿装置(staticsynchronous compensator, STATC0M)的各种功能和特点。由于可转换静止补偿器具有很好的灵活性、模块性、可扩展性以及相互转换能力，因此，被认为是第三代灵活交流输电装置。统一电能质量调节器(UnifiedPower Quality Condit1ner，UPQC)是集串联型和并联型补偿装置于一体的混合型电能质量控制装置，用于解决配电网中的电压质量问题和电流质量问题，是一种综合治理电能质量问题的装置。其并联单元相当于一个并联于电网的可控电流源，向负载提供所需的谐波电流和无功电流，从而改善网侧功率因数；其串联单元相当于串联于系统与负载之间的可控电压源，实时补偿标称电压与系统实际电压的差，从而为负载提供优质电力。统一潮流控制器、可转换静止补偿器和统一电能质量调节器都有两个换流器，且有相应的变压器，完成隔离和变压等功能。显然，接地方式是统一潮流控制器、可转换静止补偿器和统一电能质量调节器等工程中必须首先解决的关键性问题之一，它为整个系统提供参考电位，也是过电压研宄、绝缘配合设计的基础，更是系统设计中一个非常重要的环-K-T。自西门子公司提出模块化多电平换流器拓扑(modular multilevel converters,MMC)以后，基于MMC技术的换流器首先在直流输电工程中得到了工程应用和推广，MMC技术不需要大量绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)直接串联构成的阀，大大降低了高压大功率换流器的技术难度，从而使MMC技术逐渐在统一潮流控制器、可转换静止补偿器和统一电能质量调节器中得到研宄和应用。采用半桥结构的MMC-HVDC直流侧发生短路故障时，全控型开关器件如IGBT所反并联的续流二极管容易构成故障点与交流系统直接连通的能量馈送回路，无法单纯依靠换流器动作完成直流侧故障电流的清除。目前已投运的、采用半桥结构的MMC-HVDC工程大多采用电缆敷设线路，以减少直流故障发生概率，但造价昂贵、经济效益略差。对于模块化多电平换流器组成的统一潮流控制器、可转换静止补偿器和统一电能质量调节器，系统直流侧没有集中布置的电容器，而是采用桥臂各个功率模块中的分布式电容的布置方式。另外，由于现有技术存在无法有效处理MMC换流器直流故障的固有缺陷，如通过MMC换流器的直流侧实现接地，则会增加直流侧发生双极短路故障的概率。如何根据MMC技术的特点，研宄并提出适合统一潮流控制器、可转换静止补偿器、统一电能质量调节器的换流器接地方式，是本申请应解决的问题。
技术实现思路
:本专利技术的目的是提供一种换流器接地系统，适合统一潮流控制器、可转换静止补偿器、统一电能质量调节器的换流器的接地系统。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案:一种换流器接地系统，适用于统一潮流控制器、可转换静止补偿器和统一电能质量调节器；所述换流器为MMC的换流器、H桥级联的换流器、飞跨电容的换流器或二极管钳位的换流器；所述系统包括直流侧相连的换流器；其中一个所述换流器的交流侧通过一个变压器与电力系统并联；所述一个变压器的阀侧的绕组设有过电压保护装置和接地装置；另一个所述换流器的交流侧通过连接另一个变压器与系统串联；所述另一个变压器的阀侧的绕组设有过电压保护装置和接地装置。本专利技术提供的一种换流器接地系统，所述一个变压器包括电力系统侧采用三角形接法的绕组和阀侧采用星形接法的绕组；所述阀侧采用星形接法的绕组的星形中性点引出。本专利技术提供的一种换流器接地系统，所述中性点通过金属氧化物避雷器MOAl进行过电压保护；接地装置JDl与隔离刀闸DSl串联后与所述MOAl并联。本专利技术提供的另一优选的一种换流器接地系统，所述另一个变压器包括电力系统侧各自独立的绕组和阀侧采用星形接法的绕组；所述阀侧采用星形接法的绕组的星形中性点引出。本专利技术提供的再一优选的一种换流器接地系统，所述中性点通过金属氧化物避雷器M0A2进行过电压保护；接地装置JD2与隔离刀闸DS2串联后与所述M0A2并联。本专利技术提供的又一优选的一种换流器接地系统，所述另一个变压器设有采用三角形接法的第三绕组。本专利技术提供的又一优选的一种换流器接地系统，当所述接地系统通过作为可转换静止补偿器的接地系统实现双静止同步补偿装置运行方式时，所述另一个变压器与所述电力系统并联；所述当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换流器接地系统，适用于统一潮流控制器、可转换静止补偿器和统一电能质量调节器；所述换流器为MMC的换流器、H桥级联的换流器、飞跨电容的换流器或二极管钳位的换流器；其特征在于：所述系统包括直流侧相连的换流器；其中一个所述换流器的交流侧通过一个变压器与电力系统并联；所述一个变压器的阀侧的绕组设有过电压保护装置和接地装置；另一个所述换流器的交流侧通过连接另一个变压器与系统串联；所述另一个变压器的阀侧的绕组设有过电压保护装置和接地装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴朝波，宋洁莹，周飞，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11