[发明专利]一种直流系统故障电流转移装置

说明书

技术领域

本发明属于直流系统领域，特别涉及一种直流系统故障电流转移装置。

背景技术

直流输电系统由整流器、直流输电线路以及逆变器组成，其中整流器和逆变器统称为换流器。从结构上看，高压直流输电是交流-直流-交流型式的电力电子换流电路。自从1954年瑞典哥兰特的世界上第一项高压直流输电工程投运以来，高压直流输电技术已经随着电力电子技术的突飞猛进而飞速发展。高压直流输电工程的结构中，直流断路器是至关重要的设备之一。直流断路器需要突破三个技术难点：直流输电电流没有过零点，增加断路器的灭弧难度；直流输电回路的电感很大，需要开断的电流也很大，导致直流断路器需承受巨大的能量；直流输电的过电压高。

断路器的灭弧难度可以通过混合式的断路器予以解决，后两个技术难点通过MOV并联直流断路器的拓扑结构，理想情况下可以解决过电压以及能量过高的问题。但是MOV在这个过程中将承受巨大的能量，从类似工程应用来看，多柱并联的MOV在吸收能量过程中其损坏比例较大，降低了直流断路器的可用率。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种直流系统故障电流转移装置，用于转移直流系统发生接地短路时的故障电流，减少直流断路器的并联MOV在故障过程中吸收的能量，提升MOV的保护裕度，同时加快故障点的熄弧，提升直流系统重合闸成功率。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种直流系统故障电流转移装置，所述装置包括第一电力电子阀、第一吸收电阻、第二电力电子阀、第二吸收电阻；

所述第一电力电子阀和第一吸收电阻串联形成第一支路，所述第一支路与直流系统中的直流断路器、平波电抗器之间的连接线连接；

所述第二电力电子阀与第二吸收电阻串联形成第二支路，所述第二支路与直 流系统中的平波电抗器并联。

作为本发明的进一步优选方案，所述直流系统故障电流转移装置还包括一套接地系统，所述接地系统与所述第一支路相连。

作为本发明的进一步优选方案，所述接地系统与直流站的接地系统相同。

作为本发明的进一步优选方案，所述第一电力电子阀为由二极管组成的不控型电力电子阀,或者为由晶闸管组成的半控型电力电子阀,或者为由IGBT/IGCT/MOSFET组成的全控型电力电子阀。

作为本发明的进一步优选方案，所述第二电力电子阀为由晶闸管组成的半控型电力电子阀,或者为由IGBT组成的全控型电力电子阀。

作为本发明的进一步优选方案，所述第二电力电子阀为单向电力电子阀,或者为双向电力电子阀。

作为本发明的进一步优选方案，所述直流系统故障电流转移装置还包括第一电力电子阀的开断设备，所述开断设备与所述第一电力电子阀串联。

本发明还公开了一种直流系统故障电流转移装置的控制方法：当高压直流输电系统出线侧发生接地故障时，直流断路器检测到故障电流达到设定的阈值时，直流断路器的电力电子开关首先闭锁，第一电力电子阀导通，一部分故障电流在平波电抗器与第一吸收电阻之间流通，此时第二电力电子阀处于关断状态；或者第二电力电子阀开通转移流过平波电抗器的部分故障电流。

本发明还公开了另一种直流系统故障电流转移装置的控制方法：当高压直流输电系统换流站侧发生接地故障时，直流断路器检测到故障电流达设定的阈值时，直流断路器的电力电子开关首先闭锁，第二电力电子阀开通，一部分故障电流在平波电抗器与第二吸收电阻之间流通。

采用上述方案后，可以部分转移直流系统的故障电流，降低直流断路器并联MOV吸收的能量，提升MOV的可用率，吸收电阻可实现故障点的快速熄弧，提高重合闸的成功率。

本发明和现有技术相比，具有以下技术优点和有益效果：

1)、多柱并联MOV吸收的能量越大，其损坏率越高，严重降低了直流断路器的可用率。本方案可实现故障电流的转移，减轻MOV的能量吸收，可整体提升直流断路器的可用率；

2)、无论在换流站侧还是直流系统的出线侧发生接地故障时，本套系统都 可以灵活应对，具有较高的系统适应性；

3)、将吸收电阻快速接入故障回路，增强了回路阻尼，可实现故障点的快速熄弧，有利于提高系统的重合闸成功率。。

附图说明

图1是直流系统故障电流转移装置的原理图；

图2是换流站侧发生接地故障时的故障电流转移示意图；

图3是出线侧发生接地故障时的故障电流转移示意图；

图4是本发明中，电力电子阀的具体结构示意图。

具体实施方式