一種換流器接地系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及電力電子器件領(lǐng)域，更具體涉及一種換流器接地系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
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[0002]電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)是指星形連接的變壓器(或發(fā)電機(jī))的中性點(diǎn)。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式分中性點(diǎn)有效接地方式和中性點(diǎn)非有效接地方式兩種。中性點(diǎn)非有效接地方式可分為中性點(diǎn)不接地方式、中性點(diǎn)低電阻接地方式、中性點(diǎn)高電阻接地方式和中性點(diǎn)諧振接地方式。
[0003]中性點(diǎn)高電阻接地方式指系統(tǒng)中至少有一根導(dǎo)線或一點(diǎn)經(jīng)過(guò)高電阻接地，系統(tǒng)等值零序電阻不大于系統(tǒng)單相對(duì)地分布容抗，且系統(tǒng)接地故障電流小于10A。
[0004]中性點(diǎn)低電阻接地方式指系統(tǒng)中至少有一根導(dǎo)線或一點(diǎn)經(jīng)過(guò)低電阻接地，系統(tǒng)等值零序電阻不小于2倍系統(tǒng)等值零序感抗。
[0005]中性點(diǎn)諧振接地方式指系統(tǒng)中至少有一根導(dǎo)線或一點(diǎn)經(jīng)過(guò)電感接地，用于補(bǔ)償系統(tǒng)單相對(duì)地故障電流的容性分量。
[0006]單個(gè)換流器的接地方式通常有三種選擇，即
[0007](I)通過(guò)直流極線的鉗位電阻接地。該接地方案的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、直接、有效，且成本較低。對(duì)于直流輸電系統(tǒng)，缺點(diǎn)是通過(guò)直流鉗位電阻接地后，在直流線路側(cè)正常運(yùn)行時(shí)，鉗位電阻是一個(gè)長(zhǎng)期負(fù)載，功率損耗較大。此外，長(zhǎng)期運(yùn)行后電阻器的電阻值偏差會(huì)導(dǎo)致直流極線電壓偏差。對(duì)于統(tǒng)一潮流控制器、可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器和統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器等，情況類似。
[0008](2)通過(guò)聯(lián)結(jié)變Y繞組經(jīng)接地電阻接地。其優(yōu)點(diǎn)是直接利用變壓器Y繞組中性點(diǎn)接地，接地設(shè)備少；其缺點(diǎn)是完全依靠變壓器Y繞組承受故障下直流電壓和故障電流，對(duì)變壓器提出較高要求，當(dāng)變壓器整體容量較大時(shí)，其設(shè)計(jì)制造相對(duì)較為困難。而且，這種接地方案需要網(wǎng)側(cè)采用不接地的繞組型式才能起到隔離交直流的作用，在中性點(diǎn)必須接地的交流系統(tǒng)中，還要考慮其他方式的站內(nèi)接地。
[0009](3)通過(guò)電抗器形成中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地。該方案的優(yōu)點(diǎn)是電抗器分擔(dān)了故障電流，對(duì)聯(lián)結(jié)變壓器的壓力較小，電抗器還能起到限制短路電流的作用，不足之處是對(duì)于高電壓等級(jí)，并聯(lián)電抗器本身吸收的無(wú)功功率較大，對(duì)系統(tǒng)影響可能會(huì)較大，且制造成本和體積也會(huì)較大。
[0010]統(tǒng)一潮流控制器(unified power flow controller，UPFC)由同步電壓源換流器構(gòu)成用于控制與輸電線路潮流有關(guān)的各種參數(shù)，包括電壓、有功功率、無(wú)功功率、線路阻抗和電壓相位的裝置。它集中了晶閘管控制串聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置(Thyristor ControlledSeries Capacitor，TCSC)、可控串聯(lián)移相器、電壓調(diào)節(jié)器、靜止同步補(bǔ)償裝置(staticsynchronous compensator, STATC0M)的各種功能和特點(diǎn)。
[0011]由于可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器具有很好的靈活性、模塊性、可擴(kuò)展性以及相互轉(zhuǎn)換能力，因此，被認(rèn)為是第三代靈活交流輸電裝置。
[0012]統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UnifiedPower Quality Condit1ner，UPQC)是集串聯(lián)型和并聯(lián)型補(bǔ)償裝置于一體的混合型電能質(zhì)量控制裝置，用于解決配電網(wǎng)中的電壓質(zhì)量問(wèn)題和電流質(zhì)量問(wèn)題，是一種綜合治理電能質(zhì)量問(wèn)題的裝置。其并聯(lián)單元相當(dāng)于一個(gè)并聯(lián)于電網(wǎng)的可控電流源，向負(fù)載提供所需的諧波電流和無(wú)功電流，從而改善網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)；其串聯(lián)單元相當(dāng)于串聯(lián)于系統(tǒng)與負(fù)載之間的可控電壓源，實(shí)時(shí)補(bǔ)償標(biāo)稱電壓與系統(tǒng)實(shí)際電壓的差，從而為負(fù)載提供優(yōu)質(zhì)電力。
[0013]統(tǒng)一潮流控制器、可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器和統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器都有兩個(gè)換流器，且有相應(yīng)的變壓器，完成隔離和變壓等功能。顯然，接地方式是統(tǒng)一潮流控制器、可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器和統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器等工程中必須首先解決的關(guān)鍵性問(wèn)題之一，它為整個(gè)系統(tǒng)提供參考電位，也是過(guò)電壓研宄、絕緣配合設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，更是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)
-K-T。
[0014]自西門(mén)子公司提出模塊化多電平換流器拓?fù)?modular multilevel converters,MMC)以后，基于MMC技術(shù)的換流器首先在直流輸電工程中得到了工程應(yīng)用和推廣，MMC技術(shù)不需要大量絕緣柵雙極型晶體管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)直接串聯(lián)構(gòu)成的閥，大大降低了高壓大功率換流器的技術(shù)難度，從而使MMC技術(shù)逐漸在統(tǒng)一潮流控制器、可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器和統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器中得到研宄和應(yīng)用。
[0015]采用半橋結(jié)構(gòu)的MMC-HVDC直流側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)，全控型開(kāi)關(guān)器件如IGBT所反并聯(lián)的續(xù)流二極管容易構(gòu)成故障點(diǎn)與交流系統(tǒng)直接連通的能量饋送回路，無(wú)法單純依靠換流器動(dòng)作完成直流側(cè)故障電流的清除。目前已投運(yùn)的、采用半橋結(jié)構(gòu)的MMC-HVDC工程大多采用電纜敷設(shè)線路，以減少直流故障發(fā)生概率，但造價(jià)昂貴、經(jīng)濟(jì)效益略差。
[0016]對(duì)于模塊化多電平換流器組成的統(tǒng)一潮流控制器、可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器和統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)直流側(cè)沒(méi)有集中布置的電容器，而是采用橋臂各個(gè)功率模塊中的分布式電容的布置方式。另外，由于現(xiàn)有技術(shù)存在無(wú)法有效處理MMC換流器直流故障的固有缺陷，如通過(guò)MMC換流器的直流側(cè)實(shí)現(xiàn)接地，則會(huì)增加直流側(cè)發(fā)生雙極短路故障的概率。
[0017]如何根據(jù)MMC技術(shù)的特點(diǎn)，研宄并提出適合統(tǒng)一潮流控制器、可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器、統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的換流器接地方式，是本申請(qǐng)應(yīng)解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0018]本發(fā)明的目的是提供一種換流器接地系統(tǒng)，適合統(tǒng)一潮流控制器、可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器、統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的換流器的接地系統(tǒng)。
[0019]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種換流器接地系統(tǒng)，適用于統(tǒng)一潮流控制器、可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器和統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器；所述換流器為MMC的換流器、H橋級(jí)聯(lián)的換流器、飛跨電容的換流器或二極管鉗位的換流器；所述系統(tǒng)包括直流側(cè)相連的換流器；其中一個(gè)所述換流器的交流側(cè)通過(guò)一個(gè)變壓器與電力系統(tǒng)并聯(lián)；所述一個(gè)變壓器的閥側(cè)的繞組設(shè)有過(guò)電壓保護(hù)裝置和接地裝置；另一個(gè)所述換流器的交流側(cè)通過(guò)連接另一個(gè)變壓器與系統(tǒng)串聯(lián)；所述另一個(gè)變壓器的閥側(cè)的繞組設(shè)有過(guò)電壓保護(hù)裝置和接地裝置。
[0020]本發(fā)明提供的一種換流器接地系統(tǒng)，所述一個(gè)變壓器包括電力系統(tǒng)側(cè)采用三角形接法的繞組和閥側(cè)采用星形接法的繞組；所述閥側(cè)采用星形接法的繞組的星形中性點(diǎn)引出。
[0021]本發(fā)明提供的一種換流器接地系統(tǒng)，所述中性點(diǎn)通過(guò)金屬氧化物避雷器MOAl進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)；接地裝置JDl與隔離刀閘DSl串聯(lián)后與所述MOAl并聯(lián)。
[0022]本發(fā)明提供的另一優(yōu)選的一種換流器接地系統(tǒng)，所述另一個(gè)變壓器包括電力系統(tǒng)側(cè)各自獨(dú)立的繞組和閥側(cè)采用星形接法的繞組；所述閥側(cè)采用星形接法的繞組的星形中性點(diǎn)引出。
[0023]本發(fā)明提供的再一優(yōu)選的一種換流器接地系統(tǒng)，所述中性點(diǎn)通過(guò)金屬氧化物避雷器M0A2進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)；接地裝置JD2與隔離刀閘DS2串聯(lián)后與所述M0A2并聯(lián)。
[0024]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種換流器接地系統(tǒng)，所述另一個(gè)變壓器設(shè)有采用三角形接法的第三繞組。
[0025]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種換流器接地系統(tǒng)，當(dāng)所述接地系統(tǒng)通過(guò)作為可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器的接地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙靜止同步補(bǔ)償裝置運(yùn)行方式時(shí)，所述另一個(gè)變壓器與所述電力系統(tǒng)并聯(lián)；所述