一种直流系统故障电流转移装置的制作方法

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。

技术实现要素：

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；

如图1所示，所述故障电流转移装置在正极线路的连接方式如下：电力电子阀1和吸收电阻2串联后，一端接入直流断路器3和平波电抗器5之间的正极，一端通过接地系统5接地，电力电子阀1和吸收电阻2的相对位置不受限制；电力电子阀3和吸收电阻4串联后，一端接入直流断路器9和平波电抗器11之间的负极，一端通过接地系统5接地，电力电子阀3和吸收电阻4的相对位置不受限制；接地系统5与换流站的接地系统匹配，当换流站采用大地回线时，该接地系统5直接接入大地，当换流站采用金属回线时，该接地系统5接入换流站金属回线。

如图2所示，当高压直流输电系统出线侧14发生接地故障时，故障电流经平波电抗器8以一定斜率上升，直流断路器控制系统检测到故障电流大于一定值时，闭锁直流断路器6，故障电流通过并联的mov7流通，电力电子阀1导通，部分故障电流流经吸收电阻2，实现故障电流的转移，该吸收电阻2也增加了回路的阻尼，有利于快速熄弧，提升重合闸成功率。

如图3所示，当高压直流输电系统发生极间故障14时，设直流断路器6失灵拒动，直流断路器9分开，直流断路器9和平波电抗器11之间的电位升高至正极电压，负极13的电压为负极电压，直流断路器9的两端将承受极间，此时电力电子阀3导通，将故障点的电压限制在较低的水平，从而可以降低直流断路器9的两端电压差，保护直流断路器9。

如图4所示，当高压直流输电系统发生极间故障14时，设直流断路器9失 灵拒动，直流断路器6分开，直流断路器6和平波电抗器8之间的电位升高至负极电压，正极12的电压为正极电压，直流断路器6的两端将承受极间，此时电力电子阀1导通，将故障点的电压限制在较低的水平，从而可以降低直流断路器6的两端电压差，保护直流断路器6。

如图5所示，电力电子阀可以采用二极管阀组15或单相晶闸管阀组16或双向晶闸管阀组17或igbt阀组18。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种直流系统故障电流转移装置，所述故障电流转移装置包括电力电子阀、吸收电阻、接地系统；所述电力电子阀与吸收电阻串联后形成第一支路，与直流断路器与平波电抗器之间的连线连接；所述接地系统与换流站的接地系统匹配。所述故障电流转移装置用于转移直流系统的故障电流，既可以转移极对地的故障电流，也可以转移极间故障电流，提升直流断路器MOV的保护裕度，实现故障电流的快速熄弧以提升直流系统的重合闸成功率，同时针对极间故障直流断路器失灵时，该套系统可抑制非失灵断路器两端的过电压。

技术研发人员：李晓明;曹冬明;石巍;卢宇
受保护的技术使用者：南京南瑞继保电气有限公司;南京南瑞继保工程技术有限公司
技术研发日：2016.05.05
技术公布日：2017.11.14