[发明专利]一种电容换相换流器逆变侧系统

说明书

技术领域

本发明属于直流输电技术领域，具体涉及一种电容换相换流器逆变侧系统。

背景技术

传统的高压直流输电系统（HVDC）系统换流器采用晶闸管作为其阀单元基本元件,因晶闸管无法进行自关断,因此具有自身固有的缺点。为了避免换相失败，一般逆变侧换流阀总要保证熄弧角具有17°或更大的裕度，导致消耗大量的无功功率，需大量的无功补偿及滤波设备，因此不但投资成本较大，一旦发生甩负荷还会引起无功过剩，可能导致过电压；另外，由于换相电压全部由交流电网提供，因此弱交流系统很容易发生换相失败，而采用串联电容换相换流器技术一定程度上可以克服传统电网换相换流器（LCC）的上述缺点。

电容换相换流器（CCC）是将固定电容器串联接入传统换流系统的换流变压器和换流器之间，通过串联电容器来补偿换流器的无功消耗，使当换流器的触发角(整流)、关断(逆变)角接近于0甚至为负时，系统仍能稳定运行，从而在无功消耗大大减小的同时避免了换相失败的发生，尤其是电容换相换流器逆变器的正阻抗特性使技术在长电缆、弱交流系统直流输电中的应用具有很大优势。电容换相换流器换流器结构示意图如图1所示。电源侧三相电压分别为e_a、e_b、e_c，电容阀侧即实际换相电压分别为e′_a、e_b′、e_c′。

但是，正是由于串联电容的引入，也使得电容换相换流器产生了新的问题。当电容换相换流器直流系统在逆变侧交流系统发生严重故障导致直流系统发生换向失败故障后，直流系统恢复过程中可能发生后续连续换向失败故障，导致系统往往恢复时间较长，甚至无法恢复运行，对电网运行的稳定性不利。

当电容换相换流器直流系统在逆变侧交流系统发生单相严重故障导致直流系统发生换向失败故障后（直流电压跌落至零或以下），由于串联电容在故障过程中会出现不平衡充、放电（正常情况下交流系统三相串联电容充、放电过程基本对称）现象，使得换流阀实际换相电压发生变化，可能导致直流系统恢复过程中某些换流阀无法按序正常导通，从而发生后续连续换向失败故障，导致系统恢复时间较长，甚至无法恢复运行，对于电力的顺利传输及电网运行的稳定性均不利，而传统直流系统一般不会发生此现象，如图2、图3所示，分别为传统直流和电容换相换流器逆变侧单相短路故障波形。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种电容换相换流器逆变侧系统，在电容换相换流器直流系统逆变侧发生上述故障后，及时旁通、切除串联电容，避免串联电容对后续系统恢复的影响，并且在系统故障消失后，再次及时投入串联电容，继续发挥其作用，达到既解决系统故障后的恢复问题，又能充分发挥电容换相换流器的优势。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种电容换相换流器逆变侧系统，所述系统包括串联的三相六脉动换流阀和串联电容通断单元；所述三相六脉动换流阀为基于晶闸管的桥式六脉动换流器，所述串联电容通断单元包括串联电容、高压断路器、限压器和可控旁通开关，所述限压器和可控旁通开关分别与串联后的所述串联电容和高压断路器并联；所述可控旁通开关包括可触发间隙和旁通断路器；所述可触发间隙和旁通断路器并联。

所述三相六脉动换流器包括六个桥臂，其中第一晶闸管阀、第三晶闸管阀、第五晶闸管阀的阳极均连接三相六脉动换流器的低压侧，第四晶闸管阀、第六晶闸管阀、第二晶闸管阀的阴极连接三相六脉动换流器高压侧，三相六脉动换流器的高压侧电压和低压侧电压的电压差即为对应直流电压；第一晶闸管阀、第四晶闸管阀连接交流电压A相，第二晶闸管阀、第五晶闸管阀连接B相，第三晶闸管阀、第六晶闸管阀连接C相；逆变侧系统中串联电容位于换流变压器二次侧和三相六脉动换流器之间。

所述高压断路器和旁通断路器均包括第一操动机构、传动机构、触头、灭弧室、油箱、电容套管和支架；所述触头包括动触头和静触头；所述操作机构通过第一拉杆与所述传动机构相连，所述传动机构通过第二拉杆与动触头相连，油箱与支架相连，油箱内设有灭弧室，灭弧室内有动触头和静触头，并充有氟碳化合物液体，油箱顶部与电容套管相连，灭弧室顶部与绝缘喷口相连。

所述限压器包括壳体以及位于壳体内部的压敏电阻和放电电路，压敏电阻与放电电路并联；所述放电电路包括开关站和第二操作机构，所述开关站设有半导体开关，其可加载持续电流；与压敏电阻工作参数有关的信号在极限值之上时，第二操作机构动作，开关站接通。