[发明专利]换流站

说明书

技术领域

本发明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。

本发明不限于在地与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。本发明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1kA。

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1，2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10，直流中性装置10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脉冲桥式配置。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长距离上传输大功率，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，则这样的双极跳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。本发明的换流站具有在前述技术领域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第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。在被采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。