[发明专利]一种直流配电网系统内部过电压防护系统与方法

说明书

本发明公开了一种直流配电网系统内部过电压防护方法及依照该防护方法搭建的直流配电网系统内部过电压防护系统。该方法对直流配电网系统内部的避雷器按照如下原则进行配置：1)交流侧过电压由交流侧避雷器限制；2)直流侧过电压由直流侧避雷器限制；3)系统关键设备由紧靠它的避雷器直接保护。依照该防护方法搭建的直流配电网系统内部过电压防护系统包括配置有避雷器的多端口电力电子变压器的中压交流端口、多端口电力电子变压器的中压直流端口、多端口电力电子变压器的低压交流端口、多端口电力电子变压器的低压直流端口、电压源换流器、直流断路器。

技术领域

本发明涉及直流配电领域，特别涉及一种直流配电网系统内部过电压防护系统与方法。

背景技术

过电压分外过电压和内过电压两大类。外过电压又称雷电过电压、大气过电压，由大气中的雷云对地面放电而引起。雷电过电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性，故常称为雷电冲击波。直击雷过电压是雷闪直接击中电工设备导电部分时所出现的过电压，直击雷过电压幅值可达上百万伏。感应雷过电压是雷闪击中电工设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电工设备(包括二次设备、通信设备)上感应出的过电压。

内过电压又称操作过电压，主要可分为暂态过电压、操作过电压和谐振过电压。暂态过电压是由于断路器操作或发生短路故障，使电力系统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压，又称工频电压升高。操作过电压是由于进行断路器操作或发生突然短路而引起的衰减较快持续时间较短的过电压。谐振过电压是电力系统中电感、电容等储能元件在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的过电压。

电力系统的操作、截流、谐振及雷击等产生的过电压时刻都在威胁着电气设备的绝缘及电力系统的安全运行，过电压的侵入会破坏电工设施绝缘，引起短路接地故障，甚至容易引起事故扩大而造成电力系统的大面积停电。当前，中压直流配电是配电网发展的热门方向，而目前缺乏对于直流配电系统过电压防护的有效方案，因此对于直流配电网内部过电压的防护进行深入研究，采用有效方法，建立可靠系统进行防护，对于输电配电设备的安全以及供电的稳定会起到积极的作用。

发明内容

针对以上问题，本发明公开了一种直流配电网系统内部过电压防护方法，通过在直流配电网系统内部加设避雷器来防护过电压，避雷器按照以下原则进行配置：1)交流侧过电压由交流侧避雷器限制；2)直流侧过电压由直流侧避雷器限制；3)系统内包括有交直流母线、换流变压器、桥臂、电抗器、直流电平变换单元的关键设备由紧靠它的避雷器直接保护。本方法应用于直流配电网系统内部包括多端口电力电子变压器、电压源换流器、直流断路器的设备。

根据所述配置原则1)、3)，在多端口电力电子变压器中压交流端口对外接口侧靠近换流变压器位置上设置避雷器，同时在桥臂电抗器连接桥臂一侧靠近桥臂电抗器位置上设置避雷器。

根据所述配置原则2)、3)，在多端口电力电子变压器中压直流端口对外接口侧正负极两端分别靠近直流电平变换单元位置上设置避雷器。

根据所述配置原则2)，在多端口电力电子变压器低压直流端口对外接口侧正负极两端分别设置避雷器。

根据所述配置原则1)、3)，在多端口电力电子变压器低压交流端口三相线路上电抗器连接系统一侧靠近电抗器位置分别设置避雷器。

根据所述配置原则1)、2)、3)，在电压源换流器的直流端对外接口侧正负极两端分别设置避雷器，同时在电压源换流器的交流端口三相线路上电抗器连接系统一侧靠近电抗器位置分别设置避雷器。

根据所述配置原则2)、3)，在直流断路器连接线路一侧加装避雷器。