变压器，换流阀以及换流阀组保护装置V。
[0027]如图3所示，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。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]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。
[0032]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。
[0033]如图4所示，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。
[0034]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。
[0035]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。
[0036]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。
[0037]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。
[0038]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。
[0039]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。
[0040]以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种高压输电换流站过压保护装置，其特征在于，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。
2.如权利要求1所述的一种高压输电换流站过压保护装置，其特征在于，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。
3.如权利要求2所述的一种高压输电换流站过压保护装置，其特征在于，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。
4.如权利要求3所述的一种高压输电换流站过压保护装置，其特征在于，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。
5.如权利要求4所述的一种高压输电换流站过压保护装置，其特征在于，交流侧串联保护装置在正常工作时，闭合旁路开关，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引起的过载电流，此时，旁路开关，响应于该过载电流自动断开，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V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， 当加载在电容两端的电压达到一定阈值Vl时，此时，金属氧化物限压器达到导通电压V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V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， 当输电线路中出现了过电压V2，V2大于VI，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， 当电压等级下降到一定值时，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V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， 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、间隙进行相应设置。
6.如权利要求5所述的一种高压输电换流站过压保护装置，其特征在于，换流阀组保护装置在正常工作时，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， 当发生直流侧短路或雷击、接地故障时，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， 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， 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， 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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】H02H9-06, H02J3-36, H02H9-02
【公开号】CN104767194
【申请号】CN201510179930
【发明人】马新攀
【申请人】河南行知专利服务有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月16日