一种柔性直流输电双极主接线装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种柔性直流输电双极主接线装置，包括两换流站、两AC交流电力系统和一金属导线，两换流站结构相同，均由第一变压器、第一换流器件、第二换流器件和第二变压器依次串联连接而成，第一变压器和第二变压器分别并联连接在一母线的一端，母线的另一端连接AC交流电力系统；第一换流站的第一换流器件与第二换流站的第一换流器件及第一换流站的第二换流器件与第二换流站的第二换流器件分别通过直线电缆连接，金属导线一端连接在第一换流站的第一换流器件和第二换流器件之间的线路上，另一端连接第二换流站的第一换流器件和第二换流器件之间的线路上。本实用新型提供一种布置安全、运行可靠的柔性直流输电双极主接线装置，可广泛应用于柔性直流输电领域。
【专利说明】一种柔性直流输电双极主接线装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及柔性直流输电领域，特别是关于一种柔性直流输电双极主接线装置。
【背景技术】
[0002]柔性直流输电是传统高压直流输电技术之外的一种新型直流输电技术，它区别于传统高压直流输电技术的特点在于其采用全控型(可自导通与关断)的半导体器件(例如IGBT)进行交直流转换，而传统高压直流输电技术采用半控型(可自导通而不能自关断)的半导体器件(如晶闸管)进行交直流转换，需要依靠交流电力系统向其提供的外部电压协助关断晶闸管，确保交直流转换正常进行。柔性直流输电技术和传统直流输电技术共同点在于均设置有正负极(极I为正极，极II为负极)，一般采用正负极同时对称运行方式。柔性直流输电工程设置送端和受端两个换流站，每个换流站均采用双极主接线连接方式。
[0003]如图1、图2所示，现有的柔性直流输电工程的两个换流站通常采用的双极主接线连接方式是两直线电缆分别将两换流站的换流器件连接，使两个换流站之间形成回路，且两个换流站直接接地，采用此种连接方式理论上极I和极II正常对称运行时，通过极I的电流il和通过极II电流i2应该是数值一样，方向相反，这样通过极I和极II的电流就可以相互抵消，大地中的不平衡电流il+i2 = O ;但是在实际使用时，由于两端换流站设备与线路设备的制造、安装、运行参数差异，两换流站的极I与极II正常对称运行时，电流数值绝对值不一样，大地中不平衡电流il+i2 Φ 0，不平衡电流il+i2将流经两端换流站的接地点以及两个接地点之间的大地。随着柔性直流输电工程的输送容量越来越大，它的额定电流也相应增加，达到几千安培，入地的不平衡电流也将会增大，两端换流站的简单接地系统不能满足较大不平衡入地电流的运行要求，并且大电流对两端换流站之间的工业设施(如金属管道、电力设施)造成影响。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种布置安全、运行可靠的柔性直流输电双极主接线装置。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案:一种柔性直流输电双极主接线装置，其特征在于:它包括第一换流站、第二换流站、两AC交流电力系统和一金属导线，所述第一换流站和第二换流站结构相同；所述第一换流站和第二换流站均由第一变压器、第一换流器件、第二换流器件和第二变压器依次串联连接而成，每一所述第一变压器和第二变压器分别并联连接在一母线的一端，每一所述母线的另一端分别连接相应所述AC交流电力系统；
[0006]所述第一换流站内的第一换流器件与所述第二换流站内的第一换流器件通过直线电缆连接，所述第一换流站内的第二换流器件与所述第二换流站内的第二换流器件通过直线电缆连接；所述金属导线的一端连接在所述第一换流站内的第一换流器件与第二换流器件之间的线路上，所述金属导线的另一端连接在所述第二换流站内的第一换流器件与第二换流器件之间的线路上，使两所述AC交流电力系统、所述第一换流站内的第一变压器、所述第一换流站内的第一换流器件、所述第二换流站内的第一换流器件、所述第二换流站内的第一变压器以及所述金属导线形成极I金属回流线路；相应地，两所述AC交流电力系统、所述第一换流站内的第二变压器、所述第一换流站内的第二换流器件、所述第二换流站内的第二换流器件、所述第二换流站内的第二变压器以及所述金属导线形成极II金属回流线路。
[0007]所述第一换流站或第一换流站内设置一接地点，所述金属导线的一端连接所述接地点。
[0008]所述第一换流器件和第二换流器件均采用模块化多电平全控型换流阀。
[0009]本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本实用新型由于采用在柔性直流输电工程中的两换流站之间设置一金属导线，形成极I金属回流线路和极II金属回流线路，在两个换流站中的其中一换流站中设置有作为大地零电位点的接地点，使金属导线的一端连接接地点，且金属导线的电阻很小，使得金属导线电压远小于极限电压，因此，可以显著降低金属导线绝缘水平，节省投资，同时也减少电流流过时的发热损耗。2、本实用新型由于采用在柔性直流输电工程中的两回流站之间设置一金属导线，形成极I金属回流线路和极II金属回流线路，因此，当极I金属回流线路或极II金属回流线路中的其中一金属回流线路出现故障时，另一金属回流线路还能够保证50%的额定功率输送能力，运行可靠。综上所述，本实用新型可以广泛应用于柔性直流输电领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是现有技术中的柔性直流输电双极主接线装置示意图；
[0011]图2是现有技术中的柔性直流输电双极主接线电流路径示意图；
[0012]图3是本实用新型的柔性直流输电双极主接线装置示意图；
[0013]图4是是本实用新型的柔性直流输电双极主接线电流路径示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
[0015]如图3所示，本实用新型的柔性直流输电双极主接线装置包括第一换流站1、第二换流站2、两AC交流电力系统3和一金属导线4，第一换流站I和第二换流站2结构相同；每一换流站均由第一变压器5、第一换流器件6、第二换流器件7和第二变压器8依次串联连接而成，第一变压器5和第二变压器8分别并联连接在一母线9的一端，每一母线9的另一端分别连接相应的AC交流电力系统3 ;其中，第一换流站I内的第一换流器件6与第二换流站2内的第一换流器件6通过直线电缆10连接，第一换流站I内的第二换流器件7与第二换流站2内的第二换流器件7通过直线电缆10连接，金属导线4的一端连接在第一换流站I内的第一换流器件6与第二换流器件7之间的线路上，金属导线4的另一端连接第二换流站2内的第一换流器件6与第二换流器件7之间的线路上，使两AC交流电力系统3、第一换流站I内的第一变压器5、第一换流站I内的第一换流器件6、第二换流站2内的第一换流器件6和第二换流站2内的第一变压器5以及金属导线4形成极I金属回流线路，相应地，两AC交流电力系统3、第一换流站I内的第二变压器8、第一换流站I内的第二换流器件7、第二换流站内2的第二换流器件7和第二换流站内2的第二变压器8以及金属导线4形成极II金属回流线路。
[0016]在一个优选的实施例中，为了限制金属回流线路的电压，两个换流站中的其中一换流站中设置有接地点T，金属导线4的一端连接接地点T，该接地点T不流过电流，仅仅作为大地零电位点。
[0017]在一个优选的实施例中，金属导线4的具体特性参数例如截面大小、材料和型式等可以根据实际需要进行确定，在此不做限定。
[0018]在一个优选的实施中，每个换流器件(MMC)均可以采用模块化多电平全控型换流阀(IGBT)。
[0019]下面通过具体实施例详细说明本实用新型的柔性直流输电双极主接线装置的工作原理:
[0020]如图3、图4所示，在厦门±320kV柔性直流输电科技示范工程(1000兆瓦)中，两AC交流电力系统3、第一换流站I内的第一变压器5和第一换流器件6、第二换流站2内的第一变压器5和第一换流器件6以及金属导线4形成极I金属回流线路，两AC交流电力系统3、第一换流站I内的第二变压器8和第二换流器件7、第二换流站2内的第二变压器8和第二换流器件7以及金属导线4形成极II金属回流线路，金属导线4与第一换流站I共同设置一个接地点T。其中，极I金属回流线路中设备的电压为+ 320kV，极II金属回流线路中的设备电压为-320kV，接地点T为整个厦门柔性直流输电系统的零电位点，金属导线4的左侧(接地点)电位为0，金属导线4右侧电位=(极I金属回流线路与极II金属回流线路的不平衡电流il+i2)*金属导线电阻，由于金属导线4电阻一般小于10欧姆，远小于电流经过大地时的电阻(一般为几百欧姆?几十千欧不等)，所以金属导线4右侧电位将会远小于极线电压(320kV);当il或i2为O时，不平衡电流il+i2取最大值为1600A，那么金属导线4右侧电位仅为16000伏(金属导线4电阻取10欧姆)，远低于极线320kV的电压，显著降低金属导线4绝缘水平，节省投资，同时也减少电流流过时的发热损耗。另外，当极I金属回流线路或极II金属回流线路中的其中一金属回流线路出现故障时,另一金属回流线路还能够保证50 %的额定功率输送能力。
[0021]上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
【权利要求】
1.一种柔性直流输电双极主接线装置，其特征在于:它包括第一换流站、第二换流站、两AC交流电力系统和一金属导线，所述第一换流站和第二换流站结构相同；所述第一换流站和第二换流站均由第一变压器、第一换流器件、第二换流器件和第二变压器依次串联连接而成，每一所述第一变压器和第二变压器分别并联连接在一母线的一端，每一所述母线的另一端分别连接相应所述AC交流电力系统； 所述第一换流站内的第一换流器件与所述第二换流站内的第一换流器件通过直线电缆连接，所述第一换流站内的第二换流器件与所述第二换流站内的第二换流器件通过直线电缆连接；所述金属导线的一端连接在所述第一换流站内的第一换流器件与第二换流器件之间的线路上，所述金属导线的另一端连接在所述第二换流站内的第一换流器件与第二换流器件之间的线路上，使两所述AC交流电力系统、所述第一换流站内的第一变压器、所述第一换流站内的第一换流器件、所述第二换流站内的第一换流器件、所述第二换流站内的第一变压器以及所述金属导线形成极I金属回流线路；相应地，两所述AC交流电力系统、所述第一换流站内的第二变压器、所述第一换流站内的第二换流器件、所述第二换流站内的第二换流器件、所述第二换流站内的第二变压器以及所述金属导线形成极II金属回流线路。
2.如权利要求1所述的一种柔性直流输电双极主接线装置，其特征在于:所述第一换流站或第一换流站内设置一接地点，所述金属导线的一端连接所述接地点。
3.如权利要求1或2所述的一种柔性直流输电双极主接线装置，其特征在于:所述第一换流器件和第二换流器件均采用模块化多电平全控型换流阀。
【文档编号】H02J3/36GK204205616SQ201420679976
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】郑家松, 王赞, 常浩, 马为民, 石岩, 李天友, 乐波, 尹元, 林国新, 梅念, 陈东, 马玉龙, 付颖, 吴方劼, 杜晓磊, 程炜, 刘思源, 祝全乐, 李琦, 杨媛 申请人:国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网北京经济技术研究院, 北京网联直流工程技术有限公司