级联换流站和级联多端高压直流输电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种级联换流站，包括低压端换流站，其每一极包括：换流变压器，耦接至第一交流电网；换流阀，耦接至换流变压器；和平波电抗器；以及高压端换流站，通过中压直流输电线路与低压端换流站串联，并且连接至高压直流输电线路，其每一极包括：换流变压器，耦接至第二交流电网；换流阀，耦接至所述换流变压器；和平波电抗器。在所述低压端换流站中设置了接地极线路和金属返回线。在所述高压端换流站中还可以进一步设置接地极线路，以及中性母线开关。本发明专利技术还公开了一种由级联换流站构成的级联多端高压直流输电系统。本发明专利技术能够以灵活、可靠、经济的方式实现高压直流输电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及直流输电
，更具体地，涉及用于级联多端高压直流输电的级 联换流站、和利用该级联换流站构成的级联多端高压直流输电系统。
技术介绍
随着电力电子技术的发展，特别是大功率可控硅制造技术的发展，直流输电技术 在电力系统中得到越来越多的应用。级联多端高压直流输电系统由三个以上的换流站和直 流输电线路构成，其中不止一个换流站作为整流站或者逆变站运行。与两端高压直流输电 系统相比，在例如下面所述的场合中，级联多端高压直流输电系统能够以更加经济、灵活的 方式运行从大区域内的多个电源基地(例如风力发电厂)通过直流收集电力向外输送; 从能源基地输送大量电力到远方的几个负荷中心；直流线路中途分支接入电源或负荷；几 个孤立的交流系统用直流线路实现非同期联网；对大城市或工业中心供电，因受架空线路 走廊限制而必须用电缆或因短路容量限制而不宜采用交流输电时，利用直流输电向这些地 方的若干个换流站供电。在级联多端高压直流输电系统中，高压直流设备例如换流器、平波电抗器、直流滤 波器等等由于承受着高电压、大电流、自然环境、以及所连接的交流系统的影响，难免会发 生故障。在系统中的某个部分(例如某一极中的换流器)发生故障的情况下，期望能够可 靠地从系统中切除该部分，并且系统的其他部分还可以继续运行，以保证高压直流输电系 统的安全性并提高其能量可用率。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述问题，提供一种能够以灵活、可靠、经济的方式实现高压直流 输电的技术。为实现该目的，根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于级联多端高压直流输电 的级联换流站，包括低压端换流站，包括正极侧和负极侧，其中每一侧包括换流变压器， 耦接至第一交流电网；换流阀，耦接至所述换流变压器，用于实现交流/直流转换；和布置 在所述换流阀两端的平波电抗器；以及高压端换流站，通过中压直流输电线路与所述低压 端换流站串联，并且连接至高压直流输电线路，该高压端换流站包括正极侧和负极侧，其中 每一侧包括换流变压器，耦接至第二交流电网；换流阀，耦接至所述换流变压器，用于实 现交流/直流转换；和布置在所述换流阀两端的平波电抗器；其中，在所述低压端换流站中 设置了耦接至接地极的接地极线路和耦接在正、负极线之间的金属返回线。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于级联多端高压直流输电的级联换流站， 包括低压端换流站，包括正极侧和负极侧，其中每一侧包括换流变压器，耦接至第一交 流电网；换流阀，耦接至所述换流变压器，用于实现交流/直流转换；和布置在所述换流阀 两端的平波电抗器；以及高压端换流站，通过中压直流输电线路与所述低压端换流站串联， 并且连接至高压直流输电线路，该高压端换流站包括正极侧和负极侧，其中每一侧包括换流变压器，耦接至第二交流电网；换流阀，耦接至所述换流变压器，用于实现交流/直流转 换；和布置在所述换流阀两端的平波电抗器；其中，在所述低压端换流站中设置了耦接至 接地极的接地极线路和耦接在正、负极线之间的金属返回线，并且在所述高压端换流站中 设置了耦接至接地极的接地极线路。根据本专利技术的第三方面，提供了一种用于级联多端高压直流输电的级联换流站， 包括低压端换流站，包括正极侧和负极侧，其中每一侧包括换流变压器，耦接至第一交 流电网；换流阀，耦接至所述换流变压器，用于实现交流/直流转换；和布置在所述换流阀 两端的平波电抗器；以及高压端换流站，通过中压直流输电线路与所述低压端换流站串联， 并且连接至高压直流输电线路，该高压端换流站包括正极侧和负极侧，其中每一侧包括换 流变压器，耦接至第二交流电网；换流阀，耦接至所述换流变压器，用于实现交流/直流转 换；和布置在所述换流阀两端的平波电抗器；其中，在所述低压端换流站中设置了耦接至 接地极的接地极线路和耦接在正、负极线之间的金属返回线，在所述高压端换流站中设置 了耦接至接地极的接地极线路和中性母线开关。根据本专利技术的第四方面，提供了一种用于级联多端高压直流输电的级联换流站， 包括低压端换流站，包括正极侧和负极侧，其中每一侧包括换流变压器，耦接至第一交 流电网，换流阀，耦接至所述换流变压器，用于实现交流/直流转换，和布置在所述换流阀 两端的平波电抗器；以及高压端换流站，通过中压直流输电线路与所述低压端换流站串联， 并且连接至高压直流输电线路，该高压端换流站包括正极侧和负极侧，其中每一侧包括换 流变压器，耦接至第二交流电网，换流阀，耦接至所述换流变压器，用于实现交流/直流转 换，和布置在所述换流阀两端的平波电抗器；其中，在所述低压端换流站中设置了耦接至接 地极的接地极线路和耦接在正、负极线之间的金属返回线，在所述高压端换流站中设置了 耦接至接地极的接地极线路、中性母线开关和中性母线隔离刀闸，并且在所述中压直流输 电线路与所述高压直流输电线路之间耦接了对高压端换流站进行旁路的通道。根据本专利技术的第五方面，提供了一种级联多端高压直流输电系统，包括送电端的 换流站、受电端的换流站、和二者之间的高压直流输电线路，其中，所述送电端的换流站和 受电端的换流站中的至少一个由根据上面第一到第四方面所述的级联换流站构成。通过采用本专利技术的级联换流站和由其构成的级联多端高压直流输电系统，由于在 级联换流站的接线中提供了接地极线路、金属返回线、中性母线设备、以及隔离刀闸的各种 灵活组合，能够在系统中的某个部分发生故障的情况下使系统的其他部分继续运行，提高 了高压直流输电系统的安全性并提高了其能量可用率。另外，由于将平波电抗器设置在换 流阀的两端，能够有效地起到防雷的作用。附图说明为了更清楚地理解本专利技术的上述特征及优点，在附图中以示例而非限制的方式示 出了本专利技术的优选实施例，其中相同或相似的附图标记表示相同或相似的部件。图1示出了根据本专利技术第一实施例的用于级联多端高压直流输电的级联换流站 的结构和接线示意图。图2示出了第一实施例的级联换流站在正常运行状态下的完整双极运行接线方 式。图3A-3C示出了第一实施例的级联换流站的3/4双极运行接线。图4A和图4B示出了第一实施例的级联换流站的1/2双极运行接线。图5示出了第一实施例的级联换流站的完整单极大地回路运行接线。图6A和图6B示出了第一实施例的级联换流站的1/2单极大地回路运行接线。图7示出了第一实施例的级联换流站的完整单极金属回路运行接线。图8A和图8B示出了第一实施例的级联换流站的1/2单极金属回路运行接线。图9示出了根据本专利技术第二实施例的用于级联多端高压直流输电的级联换流站 的结构和接线示意图。图10示出了第二实施例的级联换流站在正常运行状态下的完整双极运行接线。图1IA-IIC示出了第二实施例的级联换流站的3/4双极运行接线。图12A和图12B示出了第二实施例的级联换流站的1/2双极运行接线。图13示出了第二实施例的级联换流站的完整单极大地回路运行接线。图14A-14C示出了第二实施例的级联换流站的1/2单极大地回路运行接线。图15示出了第二实施例的级联换流站的完整单极金属回路运行接线。图16A-16C示出了第二实施例的级联换流站的1/2单极金属回路运行接线。图17示出了第二实施例的级联换流站的第一种扩展接线方案。图18示出了第二实施例的第一种扩展接线方案的高压端换流站单极金属回路运 行接线。图19示出了第二实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于级联多端高压直流输电的级联换流站，包括：低压端换流站，包括正极侧和负极侧，其中每一侧包括：换流变压器，耦接至第一交流电网，换流阀，耦接至所述换流变压器，用于实现交流／直流转换，和布置在所述换流阀两端的平波电抗器；以及高压端换流站，通过中压直流输电线路与所述低压端换流站串联，并且连接至高压直流输电线路，该高压端换流站包括正极侧和负极侧，其中每一侧包括：换流变压器，耦接至第二交流电网，换流阀，耦接至所述换流变压器，用于实现交流／直流转换，和布置在所述换流阀两端的平波电抗器；其中，在所述低压端换流站中设置了耦接至接地极的接地极线路和耦接在正、负极线之间的金属返回线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙昕，
申请(专利权)人：国家电网公司，
类型：发明
国别省市：11[]