一种统一潮流控制器的过电压保护装置的制作方法

本发明涉及柔性交流输电领域，具体涉及一种统一潮流控制器的过电压保护装置。

背景技术：

现代的电力系统是一个直流输电和交流输电并存的复杂交直流混联电网，电网内部存在诸多问题，例如负荷中心与发电中心地域差异较大，从而导致输电通道潮流分布差异的问题日益突出，输电通道的能力不能发挥很好。同时，城市电网新建输电通道的难度和成本也越来越大，线路改造扩容的难度也日益增大。传统的控制手段很难解决上述问题，成为了限制电力系统传输的重要因素。

统一潮流控制器，又称upfc(unifiedpowerflowcontroller),可以控制线路潮流，提升线路输电能力。最简单的upfc包含两个换流器通过公共直流母线连接，一个换流器通过并联变压器接入交流系统，另一个换流器通过串联变压器串入交流线路。

当前统一潮流控制器换流器的过电压保护装置，串联变压器阀侧用了两组避雷器，并且还增加了串联变压器阀侧晶闸管旁路开关和低压旁路断路器，存在优化空间。本发明提出的过电压保护装置，优化了配置，在保证统一潮流控制安全性的同时，提高了统一潮流控制器的经济性。

技术实现要素：

针对现有技术有待改进的地方，本发明提出一种统一潮流控制器的换流器过电压保护装置，可有效降低统一潮流控制器的过电压保护水平，在保障统一潮流控制器安全运行的同时，提高了统一潮流控制器的经济性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现的：

一种统一潮流控制器的过电压保护装置，包括：第一～第五避雷器、旁路断路器和电阻i；第一避雷器安装于并联变压器阀侧；第二避雷器安装于换流阀交流侧，并经电阻i接地；第三避雷器并联于串联变压器阀侧，经第四避雷器接地，第三避雷器中性点与串联变压器中性点连接；第五避雷器和旁路断路器并联跨接在串联变压器线路侧两端。

进一步地，所述统一潮流控制器检测到串联侧换流阀闭锁后，旁路断路器立即合闸。

进一步地，所述第一～第五避雷器均采用无间隙氧化锌避雷器。

进一步地，所述第二、第三、第五避雷器参数的配合原则是：交流系统发生故障，能量由第二和第三避雷器吸收，第五避雷器吸收能量小于设定阈值。

进一步地，所述第二避雷器的操作冲击保护水平小于统一潮流控制器直流运行电压的0.9倍。

进一步地，所述电阻i的选取原则是：将统一潮流控制器直流侧接地故障下换流阀闭锁前流过换流阀的电流限制在换流阀额定电流的2倍以内。

本发明的有益效果是：采用本发明的过电压保护装置降低了统一潮流控制器的过电压，在保障统一潮流控制器安全运行的同时，提高了统一潮流控制器的经济性。

附图说明

图1为统一潮流控制器的过电压保护装置示意图。

其中，1-第一避雷器；2-第二避雷器；3-第三避雷器；4-第四避雷器；5-第五避雷器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明提出一种统一潮流控制器的过电压保护装置，包括：第一～第五避雷器、旁路断路器和电阻i；第一避雷器安装于并联变压器阀侧；第二避雷器安装于换流阀交流侧，并经电阻i接地；第三避雷器并联于串联变压器阀侧，经第四避雷器接地，第三避雷器中性点与串联变压器中性点连接；第五避雷器和旁路断路器并联跨接在串联变压器线路侧两端。

其中，所述统一潮流控制器检测到串联侧换流阀闭锁后，旁路断路器立即合闸。

其中，所述第一～第五避雷器均采用无间隙氧化锌避雷器。

其中，所述第二、第三、第五避雷器参数的配合原则是：交流系统发生故障，能量由第二和第三避雷器吸收，第五避雷器吸收能量小于设定阈值。第五避雷器用于限制雷电侵入波过电压。

其中，所述第二避雷器的操作冲击保护水平小于统一潮流控制器直流运行电压的0.9倍。

其中，所述电阻i的选取原则是：将统一潮流控制器直流侧接地故障下换流阀闭锁前流过换流阀的电流限制在换流阀额定电流的2倍以内。

图1所示为统一潮流控制器的过电压保护装置的一个较优实施例。统一潮流控制器主设备包含并联变压器、并联换流器、串联换流器及串联变压器。并联变压器和串联变压器均采用双绕组结构，并联变压器一侧并联于交流系统，另外一侧与并联换流器相连，并联换流器包含换流阀和桥臂电抗器。串联变压器一侧串入交流线路，另外一侧与串联换流器连接，串联换流器与并联换流采用同样的参数和结构。并联变压器网侧额定电压110kv，阀侧额定电压20.8kv，并联变压器中性点电阻阻值5000欧姆；串联变压器线路侧额定电压38kv，阀侧额定电压20.8kv，串联变压器中性点电阻阻值5000欧姆。统一潮流控制器直流侧额定电压20kv，统一潮流控制器串入的线路电压等级是110kv。

第一避雷器并联于并联变压器阀侧，第一避雷器的操作冲击水平56kv；第二避雷器并联于换流阀的交流侧，采用星形连接，中性点经电阻i接地，第二避雷器的操作冲击保护水平为36kv，电阻i阻值是50欧姆；第三避雷器并联于串联变压器阀侧，采用星形连接，中性点与变压器中性点连接，并经第四避雷器接地，第三避雷器操作冲击保护水平为45kv，第四避雷器操作冲击保护水平是30kv；第五避雷器和旁路断路器均并联在串联变压器线路侧两端，第五避雷器的操作冲击保护水平为90kv，旁路断路器的旁路时间不大于40ms。第一～第五避雷器均采用无间隙氧化锌避雷器。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

1.一种统一潮流控制器的过电压保护装置，其特征在于，包括：第一～第五避雷器、旁路断路器和电阻i；第一避雷器安装于并联变压器阀侧；第二避雷器安装于换流阀交流侧，并经电阻i接地；第三避雷器并联于串联变压器阀侧，经第四避雷器接地，第三避雷器中性点与串联变压器中性点连接；第五避雷器和旁路断路器并联跨接在串联变压器线路侧两端。

2.如权利要求1所述过电压保护装置，其特征在于，所述统一潮流控制器检测到串联侧换流阀闭锁后，旁路断路器立即合闸。

3.如权利要求1所述过电压保护装置，其特征在于，所述第一～第五避雷器均采用无间隙氧化锌避雷器。

4.如权利要求1所述过电压保护装置，其特征在于，所述第二、第三、第五避雷器参数的配合原则是：交流系统发生故障，能量由第二和第三避雷器吸收，第五避雷器吸收能量小于设定阈值。

5.如权利要求1所述过电压保护装置，其特征在于，所述第二避雷器的操作冲击保护水平小于统一潮流控制器直流运行电压的0.9倍。

6.如权利要求1所述过电压保护装置，其特征在于，所述电阻i的选取原则是：将统一潮流控制器直流侧接地故障下换流阀闭锁前流过换流阀的电流限制在换流阀额定电流的2倍以内。

技术总结
本发明公开了一种统一潮流控制器的过电压保护装置，所述过电压保护装置包括第一～第五避雷器、旁路断路器和电阻I；第一避雷器安装于并联变压器阀侧；第二避雷器安装于换流阀交流侧，并经电阻I接地；第三避雷器并联于串联变压器阀侧，经第四避雷器接地，第三避雷器中性点与串联变压器中性点连接；第五避雷器和旁路断路器跨接在串联变压器线路侧两端；该过电压保护装置降低了统一潮流控制器的过电压，提高其可靠性和经济性。

技术研发人员：摆世彬;王超;刘刚;田蓓;李桐;张迪;刘永刚
受保护的技术使用者：国网宁夏电力有限公司;国网宁夏电力有限公司电力科学研究院;南京南瑞继保工程技术有限公司
技术研发日：2020.01.02
技术公布日：2021.07.02