[发明专利]一种高压输电换流站过压保护装置

说明书

一种高压输电换流站过压保护装置，其通过在交流侧串联保护电路以及在晶闸管阀组处并联保护电路来抑制输电线路中过电压带来的危害，对换流站前后级的输电线路中故障产生的能量进行快速吸收，保护输电线路的正常运行，实现故障穿越。

技术领域

本发明涉及高压直流输电系统中的过电压保护的技术领域，具体的说，是一种高压输电换流站过电压保护装置。

背景技术

目前我国的高压直流输电系统主要担负着远距离、大容量输电和区域电网互联的重要任务。直流输电系统在遭受雷击、操作、故障或其他原因而产生的过电压后一旦发生设备绝缘击穿事故引起直流系统停运，就有可能造成负荷中心失去大容量的电力供应，进而危及大区电网的稳定运行，后果将十分严重，特别是对于像我国南方电网这样大规模交直流混联系统的破坏将是难以想象的。近年来，随着国内直流输电系统的迅速发展，投入运行的输电线路回数、长度和换流站数量急剧增加，由于直流线路过电压引起的事故的可能性也越来越高。，对直流输电系统的过电压进行研究是确定系统绝缘配合的基础和依据，对建设中或已投入实际运行的高压直流输电系统进行过电压特性研究及对其绝缘水平的验证，对于系统的安全稳定运行以及降低系统建设、维护费用都具有重要意义，特别是对加快我国直流输电系统过电压保护设备国产化，提高国产设备的可靠性而言具有不可替代的重要意义。

当单极导线接地时，会在健全极上产生感应过电压。此时，在直流线路上产生“进行波”，这些“进行波”在线路故障点及两端之间折反射，会造成相当高的过电压。如果线路连接部分性质不一样，所造成的过电压也不一样。当线路端接感性阻抗时，线路中间(故障点附近)造成的过电压较低，但在线路的两端却会出现较高的过电压；反之，若线路端接容性阻抗时，线路故障点附近的过电压较高，而两端的过电压却很低．根据已有的直流输电系统的研究结果表明：双极架空线路，当单极导线接地时，直流健全极上的操作过电压约为1.7倍。

换流站内直流侧出现过电压的通常有交流侧操作过电压通过换流变压器传导到换流器上：换流变压器阀侧出口至换流阀之间对地短路，由于直流滤波电容器的放电和交流电流的涌入，在换流器和直流中性母线上产生操作过电压；直流线路的操作过电压；双极运行时，发生单极导线接地，会在健全极上产生操作过电压；直流全电压启动时，由于换流器的投切动作，在直流输电线路上产生的操作过电压等等．

而在进行换流器的投切时，换流阀两端会承受较大的操作过电压，而换流阀通常采用晶闸管装置，其电压耐受等级有限，因而会经常发生过电压损坏换流器。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种高压输电换流站过压保护装置，其通过在交流侧串联保护电路以及在晶闸管阀组处并联保护电路来抑制输电线路中过电压带来的危害。

换流阀又称晶闸管阀(Thynstor Valve)，是直流输电的核心设备，是一种基于晶闸管串联技术用于电能形式转换的电力装备。现代大规模高压直流输电工程都是利用晶闸管作为主要的部件构成6脉或12脉桥式换流器，其中每个换流器桥臂一般由几十甚至几百个晶闸管串联组成，即晶闸管阀。

金属氧化物限压器通常能承受正常及过负荷运行条件下电压的作用；能承受通过摇摆电流的作用；能将两端的过电压限制在一定水平之下；金属氧化物限压器应有足够容量以承受系统故障过程注入的能量与电流的作用

高压直流输电线路主要由三部分组成，分别是：将交流转换为直流的整流器所在的送端换流站、输电线路以及将直流转换为交流的逆变器所在的受端换流站。

其中交流到中间直流母线的送端换流站具有交流供电系统、交流侧串联保护装置，换流变压器，换流阀以及换流阀组保护装置。

交流侧串联保护装置具有串联电容器、金属氧化物限压器、火花间隙以及旁路开关构成，电容器、金属氧化物限压器、火花间隙以及旁路开关之间两两并联连接，旁路开关可选择如断路器、过电流保护器等具有自动关断功能的器件。