一种高压输电换流站过压保护装置的制造方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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宄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宄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。
[0003]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宄结果表明: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。
[0004]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】
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]在正常工作时，闭合旁路开关，即断路器闭合，交流电流通过旁路开关进行流通，并通过换流变压器、换流阀进行电能的变换传输，当输电线路出现了较大的电流，如雷击产生的感应电流或线路中元件故障导致的短路等引起的过载电流，此时，旁路开关，如断路器，响应于该过载电流自动断开，此时，电容器与金属氧化物限压器以及火花间隙接入电路中，电路中的电压加载在电容两端，当此时加载在电容两端的电压较低，即未达到金属氧化物限压器的导通电压时，电流通过电容器进行正常供电，提供给换流变压器及换流阀。
[0011]当加载在电容两端的电压达到一定阈值时，如额定电压的1.8倍，此时，金属氧化物限压器达到导通电压从而导通，并基于其工作特性进行大电流放电，从而消除电路中的过电压，当电压下降到低于金属氧化物限压器的导通电压值时，金属氧化物限压器不导通，表现为断开，此时，电容器正常工作，承载电路的电能传输，当再次引来过压时，依照上述流程再次进行工作。
[0012]当输电线路中出现了更大的过电压，如额定电压的5倍或以上时，且持续时间较长时，由于金属氧化物限压器的耐压等级的限制，其不一定能够承受该电压或大电流放电的速度无法消除该过电压时，与电容器及金属氧化物限压器并联连接的火花间隙导通，从而进行快速放电，从而消除该过电压。
[0013]当电压等级下降到一定值时，如5倍额定电压以下时，火花间隙不导通，金属氧化物限压器导通进行大电流放电，当电压下降到低于金属氧化物限压器的导通电压值时，金属氧化物限压器不导通，表现为断开，此时，电容器正常工作，承载电路的电能传输，当再次引来过压时，依照上述流程再次进行工作，从而对交流侧实现串联保护。
[0014]旁路开关的限流值以及电容器的容量、金属氧化物限流器的导通电压、耐压等级、火花间隙的导通电压、间隙等进行相应设置，例如，在1.0-1.2倍额定电压时，保护装置不动作，在1.2-1.8倍额定电压时，由旁路开关断开，在1.8倍-5倍额定电压值时，由金属氧化物限压器进行大电流放电消除过电压，当5倍过电压以上或过电压持续一定时间时，由火花间隙进行放电。
[0015]换流阀组保护装置由金属氧化物限压器与火花间隙串联连接，同时，金属氧化物限压器与火花间隙串联连接后与晶闸管并联连接。
[0016]在正常工作时，由晶闸管阀组进行电能的变换，由于金属氧化物限压器与火花间隙串联，因此表现出该与晶闸管并联的保护电路不导通，且泄漏电流较小。
[0017]当发生直流侧短路或雷击、接地等故障时，直流侧电压超过额定值，晶闸管两端电压升高，当达到电压阈值时，火花间隙导通，此时晶闸管两端电压加载在金属氧化物限压器的两端，且金属氧化物限压器进入拐点，并进行大电流放电，从而吸收回路能量，此时，最大放电电流由火花间隙限制，从而能够进行电流的快速泄放。
[0018]同时，基于金属氧化物限压器与火花间隙的串联结构，使得避免直流的两根母线之间进行放电，即在金属氧化物限压器在电压下降到一定程度时，表现出一定的阻抗值，从而使得放电电压能够平稳变化。
[0019]同时，通过金属氧化物限压器消耗部分回路能量，提高该并联结构的耐压等级，在进行放电后，直流电压下降，金属氧化物限压器两端电压回到残压，火花间隙停止放电，此时吸能结束，恢复正常运行。
[0020]在进行换流阀组的吸能保护时，根据对晶闸管的耐压等级、金属氧化物限压器与火花间隙进行相应设置，例如，金属氧化物限压器与火花间隙的保护电压均可设置在1.5倍额定电压，即可通过金属限压器与火花间隙串联承载晶闸管两端的电压变化，防止误动作，同时，在过压来到时，两者能够同时工作，对过压能量进行快速吸收。
[0021]通过对于交流侧串联保护装置的设置以及换流阀组保护装置的设置，来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。
【附图说明】
[0022]图1是高压直流输电线路结构图图2是高压直流送电站结构图
图3是交流侧串联保护装置结构图图4是换流阀保护装置结构图。
【具体实施方式】
[0023]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。
[0024]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。
[0025]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
如图1所示，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、输电线路以及将直流转换为交流的逆变器。
[0026]如图2所示，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A，换流