一種換流器接地系統技術方案

本發明專利技術涉及一種換流器接地系統，所述換流器為MMC的換流器、H橋級聯的換流器、飛跨電容的換流器或二極管鉗位的換流器；所述系統包括直流側相連的換流器；其中一個所述換流器的交流側通過一個變壓器與電力系統并聯；所述一個換流器的交流側并聯星形連接的電抗器；另一個所述換流器的交流側通過連接另一個變壓器與系統串聯。本申請提供的技術方案根據MMC技術的特點，并充分考慮到統一潮流控制器，可轉換靜止補償器和統一電能質量調節器等并聯變壓器閥側繞組不能采用星型接地方式的特殊要求，研究并提出適合統一潮流控制器、可轉換靜止補償器、統一電能質量調節器的換流器接地方式。

【技術實現步驟摘要】

:本專利技術涉及電力電子器件領域，更具體涉及一種換流器接地系統。
技術介紹
:電力系統的中性點是指星形連接的變壓器(或發電機)的中性點。電力系統中性點接地方式分中性點有效接地方式和中性點非有效接地方式兩種。中性點非有效接地方式可分為中性點不接地方式、中性點低電阻接地方式、中性點高電阻接地方式和中性點諧振接地方式。中性點高電阻接地方式指系統中至少有一根導線或一點經過高電阻接地，系統等值零序電阻不大于系統單相對地分布容抗，且系統接地故障電流小于10A。中性點低電阻接地方式指系統中至少有一根導線或一點經過低電阻接地，系統等值零序電阻不小于2倍系統等值零序感抗。中性點諧振接地方式指系統中至少有一根導線或一點經過電感接地，用于補償系統單相對地故障電流的容性分量。單個換流器的接地方式通常有三種選擇，即(I)通過直流極線的鉗位電阻接地。該接地方案的優點是簡單、直接、有效，且成本較低。對于直流輸電系統，缺點是通過直流鉗位電阻接地后，在直流線路側正常運行時，鉗位電阻是一個長期負載，功率損耗較大。此外，長期運行后電阻器的電阻值偏差會導致直流極線電壓偏差。對于統一潮流控制器、可轉換靜止補償器和統一電能質量調節器等，情況類似。(2)通過聯結變Y繞組經接地電阻接地。其優點是直接利用變壓器Y繞組中性點接地，接地設備少；其缺點是完全依靠變壓器Y繞組承受故障下直流電壓和故障電流，對變壓器提出較高要求，當變壓器整體容量較大時，其設計制造相對較為困難。而且，這種接地方案需要網側采用不接地的繞組型式才能起到隔離交直流的作用，在中性點必須接地的交流系統中，還要考慮其他方式的站內接地。(3)通過電抗器形成中性點經電阻接地。該方案的優點是電抗器分擔了故障電流，對聯結變壓器的壓力較小，電抗器還能起到限制短路電流的作用，不足之處是對于高電壓等級，并聯電抗器本身吸收的無功功率較大，對系統影響可能會較大，且制造成本和體積也會較大。統一潮流控制器(unified power flow controller，UPFC)由同步電壓源換流器構成用于控制與輸電線路潮流有關的各種參數，包括電壓、有功功率、無功功率、線路阻抗和電壓相位的裝置。它集中了晶閘管控制串聯電容器補償裝置(Thyristor ControlledSeries Capacitor，TCSC)、可控串聯移相器、電壓調節器、靜止同步補償裝置(staticsynchronous compensator, STATC0M)的各種功能和特點。由于可轉換靜止補償器具有很好的靈活性、模塊性、可擴展性以及相互轉換能力，因此，被認為是第三代靈活交流輸電裝置。統一電能質量調節器(UnifiedPower Quality Condit1ner，UPQC)是集串聯型和并聯型補償裝置于一體的混合型電能質量控制裝置，用于解決配電網中的電壓質量問題和電流質量問題，是一種綜合治理電能質量問題的裝置。其并聯單元相當于一個并聯于電網的可控電流源，向負載提供所需的諧波電流和無功電流，從而改善網側功率因數；其串聯單元相當于串聯于系統與負載之間的可控電壓源，實時補償標稱電壓與系統實際電壓的差，從而為負載提供優質電力。統一潮流控制器、可轉換靜止補償器和統一電能質量調節器都有兩個換流器，且有相應的變壓器，完成隔離和變壓等功能。顯然，接地方式是統一潮流控制器、可轉換靜止補償器和統一電能質量調節器等工程中必須首先解決的關鍵性問題之一，它為整個系統提供參考電位，也是過電壓研宄、絕緣配合設計的基礎，更是系統設計中一個非常重要的環-K-T。自西門子公司提出模塊化多電平換流器拓撲(modular multilevel converters,MMC)以后，基于MMC技術的換流器首先在直流輸電工程中得到了工程應用和推廣，MMC技術不需要大量絕緣柵雙極型晶體管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)直接串聯構成的閥，大大降低了高壓大功率換流器的技術難度，從而使MMC技術逐漸在統一潮流控制器、可轉換靜止補償器和統一電能質量調節器中得到諸多的研宄。采用半橋結構的MMC-HVDC直流側發生短路故障時，全控型開關器件如IGBT所反并聯的續流二極管容易構成故障點與交流系統直接連通的能量饋送回路，無法單純依靠換流器動作完成直流側故障電流的清除。目前已投運的、采用半橋結構的MMC-HVDC工程大多采用電纜敷設線路，以減少直流故障發生概率，但造價昂貴、經濟效益略差。對于模塊化多電平換流器組成的統一潮流控制器、可轉換靜止補償器和統一電能質量調節器，系統直流側沒有集中布置的電容器，而是采用橋臂各個功率模塊中的分布式電容的布置方式。另外，由于現有技術存在無法有效處理MMC換流器直流故障的固有缺陷，如通過MMC換流器的直流側實現接地，則會增加直流側發生雙極短路故障的概率。對于IlOkV及以上電壓等級的電力系統，如果采用中性點不接地系統，那么非故障相的電壓將升高為線電壓，輸變電設備的絕緣水平就需要按照電網的線電壓考慮，從而增加了工程造價。反之，采用中性點直接接地系統，非故障相的電壓不變，那么輸變電設備的絕緣水平只需要按照電網的相電壓考慮，從而降低了工程造價。而在60kV及以下電壓等級的電力系統中，電網的絕緣水平通常不是主要矛盾，所以，大多數采用中性點不接地或經消弧線圈接地的方式。這些應該是IlOkV及以上電壓等級的電力系統采用中性點直接接地系統，而60kV及以下電壓等級的電力系統采用中性點不接地或經消弧線圈接地系統的原因。對于IlOkV及以上電壓等級的電力系統，統一潮流控制器，可轉換靜止補償器和統一電能質量調節器并聯變壓器系統側繞組會采用星接，且中性點接地。為了隔離連接變壓器兩端零序分量的相互影響，連接變壓器一般設計為消除零序分量的接法，兩側必須有一側為不接地系統。這樣一來，統一潮流控制器，可轉換靜止補償器和統一電能質量調節器并聯變壓器閥側繞組就不能采用星型接地方式。如何根據MMC技術的特點，并充分考慮到統一潮流控制器，可轉換靜止補償器和統一電能質量調節器等并聯變壓器閥側繞組不能采用星型接地方式的特殊要求，研宄并提出適合統一潮流控制器、可轉換靜止補償器、統一電能質量調節器的換流器接地方式，是本申請應解決的問題。
技術實現思路
:本專利技術的目的是提供一種換流器接地系統，適合統一潮流控制器、可轉換靜止補償器、統一電能質量調節器的換流器的接地系統。為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案:一種換流器接地系統，適用于統一潮流控制器、可轉換靜止補償器和統一電能質量調節器；所述換流器為MMC的換流器、H橋級聯的換流器、飛跨電容的換流器或二極管鉗位的換流器；所述系統包括直流側相連的換流器；其中一個所述換流器的交流側通過一個變壓器與電力系統并聯；所述一個換流器的交流側并聯星形連接的電抗器；另一個所述換流器的交流側通過連接另一個變壓器與系統串聯。本專利技術提供的一種換流器接地系統，所述一個變壓器包括電力系統側采用星形接法的繞組和閥側采用星形接法或三角形接法的繞組；所述電力系統側繞組的中性點接地；所述閥側采用星形接法的繞組的星形中性點不引出。本專利技術提供的一種換流器接地系統，所述電抗器的中性點通過接地裝置JDl接地；所述接地裝置JDl并聯金屬氧化物避雷器本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種換流器接地系統，適用于統一潮流控制器、可轉換靜止補償器和統一電能質量調節器；所述換流器為MMC的換流器、H橋級聯的換流器、飛跨電容的換流器或二極管鉗位的換流器；其特征在于：所述系統包括直流側相連的換流器；其中一個所述換流器的交流側通過一個變壓器與電力系統并聯；所述一個換流器的交流側并聯星形連接的電抗器；另一個所述換流器的交流側通過連接另一個變壓器與系統串聯。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：戴朝波，宋潔瑩，
申請(專利權)人：國家電網公司，國網智能電網研究院，
類型：發明
國別省市：北京;11