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，所述装置包括第一电力电子阀、第一吸收电阻、第二电力电子阀、第二吸收电阻；

所述第一电力电子阀和第一吸收电阻串联形成第一支路，所述第一支路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；

所述第二电力电子阀与第二吸收电阻串联形成第二支路，所述第二支路与直 流系统中的平波电抗器并联。

作为本发明的进一步优选方案，所述直流系统故障电流转移装置还包括一套接地系统，所述接地系统与所述第一支路相连。

作为本发明的进一步优选方案，所述接地系统与直流站的接地系统相同。

作为本发明的进一步优选方案，所述第一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/igct/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，所述第二电力电子阀为由晶闸管组成的半控型电力电子阀,或者为由igbt组成的全控型电力电子阀。

作为本发明的进一步优选方案，所述第二电力电子阀为单向电力电子阀,或者为双向电力电子阀。

作为本发明的进一步优选方案，所述直流系统故障电流转移装置还包括第一电力电子阀的开断设备，所述开断设备与所述第一电力电子阀串联。

本发明还公开了一种直流系统故障电流转移装置的控制方法：当高压直流输电系统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，第一电力电子阀导通，一部分故障电流在平波电抗器与第一吸收电阻之间流通，此时第二电力电子阀处于关断状态；或者第二电力电子阀开通转移流过平波电抗器的部分故障电流。

本发明还公开了另一种直流系统故障电流转移装置的控制方法：当高压直流输电系统换流站侧发生接地故障时，直流断路器检测到故障电流达设定的阈值时，直流断路器的电力电子开关首先闭锁，第二电力电子阀开通，一部分故障电流在平波电抗器与第二吸收电阻之间流通。

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)、无论在换流站侧还是直流系统的出线侧发生接地故障时，本套系统都 可以灵活应对，具有较高的系统适应性；

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是换流站侧发生接地故障时的故障电流转移示意图；

图3是出线侧发生接地故障时的故障电流转移示意图；

图4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由第一电力电子阀1、第一吸收电阻2、第二电力电子阀3、第二吸收电阻4组成；

如图1所示，所述故障电流转移装置的连接方式如下：第一电力电子阀1和第一吸收电阻2串联后，一端接入直流断路器6和平波电抗器8之间的正极，一端接入接地系统5，第一电力电子阀1和第一吸收电阻2的相对位置不受限制；第二电力电子阀3和第二吸收电阻4串联后，并联在平波电抗器8的两端，第二电力电子阀3和第二吸收电阻4的相对位置不受限制。

如图2所示，当高压直流输电系统出线侧12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，第一电力电子阀1导通，部分故障电流流经第一吸收电阻2，实现故障电流的转移，该第一吸收电阻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。在此过程中，第二电力电子阀3可以处于关断状态，也可以开通对流经平波电抗器8的故障电流进行续流。

如图3所示，当高压直流输电系统换流站侧11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，同时第二电力电子阀3导通，部分故障电流流经第二吸收电阻4，实现故障电流的转移，该第二吸收电阻4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4所示，电力电子阀可以采用二极管阀组13或单相晶闸管阀组14或双向晶闸管阀组15或igbt阀组16。

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第一电力电子阀、第一吸收电阻、第二电力电子阀、吸收电阻；所述第一电力电子阀与第一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，用于转移平波电抗器出线侧发生接地故障时的故障电流；所述第二电力电子阀与第二吸收电阻串联后形成第二支路，并联装设在平波电抗器两端，用于转移直流断路器进线侧发生接地故障时的故障电流。所述故障电流转移装置用于转移直流系统的故障电流，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。

技术研发人员：李晓明;曹冬明;石巍
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