[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，所述装置包括电力电子阀、吸收电阻和接地系统；

所述电力电子阀和吸收电阻串联形成第一支路，所述第一支路的一端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，另一端与所述接地系统连接。

作为本发明的进一步优选方案，所述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或IGCT或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，所述接地系统为大地接地，或者金属回线接地。

作为本发明的进一步优选方案，所述电力电子阀还包括一个故障电流切除装置，所述故障电流切除装置与所述电力电子阀的电力电子器件串联。

作为本发明的进一步优选方案，所述故障电流切除装置采用机械开关，或者采用电力电子开关。

本发明还公开了所述的一种直流系统故障电流转移装置的控制方法：

当高压直流输电线路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，电力电子阀导通，一部分故障电流在平波电抗器与吸收电阻之间流通。

本发明还公开了另一种所述的一种直流系统故障电流转移装置的控制方法：

当高压直流输电线路发生极间故障时，直流输电线路两侧的断路器分闸，当其中一组直流断路器拒动，剩余直流断路器都已分开时，电力电子阀导通，钳制故障点的电位。

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)、当直流输电系统的出线侧发生接地故障时，本套系统及时工作，可快速实现故障电流的转移；

3)、当直流输电系统发生极间故障时，本套系统及时工作，可以在直流断路器失灵时，保护已经分开的直流断路器免受过电压损坏；

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是直流系统出线发生接地故障时的故障电流转移示意图；

图3是直流系统极间发生接地故障时的保护原理示意图；

图4是直流系统极间发生接地故障时的保护原理示意图；

图5是本发明中，电力电子阀的具体结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提供一种应用于直流系统领域的故障电流转移装置，如图1所示，所述故障电流转移装置包括电力电子阀1、电力电子阀3、吸收电阻2、吸收电阻4、接地系统5；