一種柔性直流輸電雙極主接線裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種柔性直流輸電雙極主接線裝置，包括兩換流站、兩AC交流電力系統和一金屬導線，兩換流站結構相同，均由第一變壓器、第一換流器件、第二換流器件和第二變壓器依次串聯連接而成，第一變壓器和第二變壓器分別并聯連接在一母線的一端，母線的另一端連接AC交流電力系統；第一換流站的第一換流器件與第二換流站的第一換流器件及第一換流站的第二換流器件與第二換流站的第二換流器件分別通過直線電纜連接，金屬導線一端連接在第一換流站的第一換流器件和第二換流器件之間的線路上，另一端連接第二換流站的第一換流器件和第二換流器件之間的線路上。本實用新型提供一種布置安全、運行可靠的柔性直流輸電雙極主接線裝置，可廣泛應用于柔性直流輸電領域。
【專利說明】一種柔性直流輸電雙極主接線裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及柔性直流輸電領域，特別是關于一種柔性直流輸電雙極主接線裝置。
【背景技術】
[0002]柔性直流輸電是傳統高壓直流輸電技術之外的一種新型直流輸電技術，它區別于傳統高壓直流輸電技術的特點在于其采用全控型(可自導通與關斷)的半導體器件(例如IGBT)進行交直流轉換，而傳統高壓直流輸電技術采用半控型(可自導通而不能自關斷)的半導體器件(如晶閘管)進行交直流轉換，需要依靠交流電力系統向其提供的外部電壓協助關斷晶閘管，確保交直流轉換正常進行。柔性直流輸電技術和傳統直流輸電技術共同點在于均設置有正負極(極I為正極，極II為負極)，一般采用正負極同時對稱運行方式。柔性直流輸電工程設置送端和受端兩個換流站，每個換流站均采用雙極主接線連接方式。
[0003]如圖1、圖2所示，現有的柔性直流輸電工程的兩個換流站通常采用的雙極主接線連接方式是兩直線電纜分別將兩換流站的換流器件連接，使兩個換流站之間形成回路，且兩個換流站直接接地，采用此種連接方式理論上極I和極II正常對稱運行時，通過極I的電流il和通過極II電流i2應該是數值一樣，方向相反，這樣通過極I和極II的電流就可以相互抵消，大地中的不平衡電流il+i2 = O ;但是在實際使用時，由于兩端換流站設備與線路設備的制造、安裝、運行參數差異，兩換流站的極I與極II正常對稱運行時，電流數值絕對值不一樣，大地中不平衡電流il+i2 Φ 0，不平衡電流il+i2將流經兩端換流站的接地點以及兩個接地點之間的大地。隨著柔性直流輸電工程的輸送容量越來越大，它的額定電流也相應增加，達到幾千安培，入地的不平衡電流也將會增大，兩端換流站的簡單接地系統不能滿足較大不平衡入地電流的運行要求，并且大電流對兩端換流站之間的工業設施(如金屬管道、電力設施)造成影響。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種布置安全、運行可靠的柔性直流輸電雙極主接線裝置。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采取以下技術方案:一種柔性直流輸電雙極主接線裝置，其特征在于:它包括第一換流站、第二換流站、兩AC交流電力系統和一金屬導線，所述第一換流站和第二換流站結構相同；所述第一換流站和第二換流站均由第一變壓器、第一換流器件、第二換流器件和第二變壓器依次串聯連接而成，每一所述第一變壓器和第二變壓器分別并聯連接在一母線的一端，每一所述母線的另一端分別連接相應所述AC交流電力系統；
[0006]所述第一換流站內的第一換流器件與所述第二換流站內的第一換流器件通過直線電纜連接，所述第一換流站內的第二換流器件與所述第二換流站內的第二換流器件通過直線電纜連接；所述金屬導線的一端連接在所述第一換流站內的第一換流器件與第二換流器件之間的線路上，所述金屬導線的另一端連接在所述第二換流站內的第一換流器件與第二換流器件之間的線路上，使兩所述AC交流電力系統、所述第一換流站內的第一變壓器、所述第一換流站內的第一換流器件、所述第二換流站內的第一換流器件、所述第二換流站內的第一變壓器以及所述金屬導線形成極I金屬回流線路；相應地，兩所述AC交流電力系統、所述第一換流站內的第二變壓器、所述第一換流站內的第二換流器件、所述第二換流站內的第二換流器件、所述第二換流站內的第二變壓器以及所述金屬導線形成極II金屬回流線路。
[0007]所述第一換流站或第一換流站內設置一接地點，所述金屬導線的一端連接所述接地點。
[0008]所述第一換流器件和第二換流器件均采用模塊化多電平全控型換流閥。
[0009]本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下優點:1、本實用新型由于采用在柔性直流輸電工程中的兩換流站之間設置一金屬導線，形成極I金屬回流線路和極II金屬回流線路，在兩個換流站中的其中一換流站中設置有作為大地零電位點的接地點，使金屬導線的一端連接接地點，且金屬導線的電阻很小，使得金屬導線電壓遠小于極限電壓，因此，可以顯著降低金屬導線絕緣水平，節省投資，同時也減少電流流過時的發熱損耗。2、本實用新型由于采用在柔性直流輸電工程中的兩回流站之間設置一金屬導線，形成極I金屬回流線路和極II金屬回流線路，因此，當極I金屬回流線路或極II金屬回流線路中的其中一金屬回流線路出現故障時，另一金屬回流線路還能夠保證50%的額定功率輸送能力，運行可靠。綜上所述，本實用新型可以廣泛應用于柔性直流輸電領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是現有技術中的柔性直流輸電雙極主接線裝置示意圖；
[0011]圖2是現有技術中的柔性直流輸電雙極主接線電流路徑示意圖；
[0012]圖3是本實用新型的柔性直流輸電雙極主接線裝置示意圖；
[0013]圖4是是本實用新型的柔性直流輸電雙極主接線電流路徑示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0015]如圖3所示，本實用新型的柔性直流輸電雙極主接線裝置包括第一換流站1、第二換流站2、兩AC交流電力系統3和一金屬導線4，第一換流站I和第二換流站2結構相同；每一換流站均由第一變壓器5、第一換流器件6、第二換流器件7和第二變壓器8依次串聯連接而成，第一變壓器5和第二變壓器8分別并聯連接在一母線9的一端，每一母線9的另一端分別連接相應的AC交流電力系統3 ;其中，第一換流站I內的第一換流器件6與第二換流站2內的第一換流器件6通過直線電纜10連接，第一換流站I內的第二換流器件7與第二換流站2內的第二換流器件7通過直線電纜10連接，金屬導線4的一端連接在第一換流站I內的第一換流器件6與第二換流器件7之間的線路上，金屬導線4的另一端連接第二換流站2內的第一換流器件6與第二換流器件7之間的線路上，使兩AC交流電力系統3、第一換流站I內的第一變壓器5、第一換流站I內的第一換流器件6、第二換流站2內的第一換流器件6和第二換流站2內的第一變壓器5以及金屬導線4形成極I金屬回流線路，相應地，兩AC交流電力系統3、第一換流站I內的第二變壓器8、第一換流站I內的第二換流器件7、第二換流站內2的第二換流器件7和第二換流站內2的第二變壓器8以及金屬導線4形成極II金屬回流線路。
[0016]在一個優選的實施例中，為了限制金屬回流線路的電壓，兩個換流站中的其中一換流站中設置有接地點T，金屬導線4的一端連接接地點T，該接地點T不流過電流，僅僅作為大地零電位點。
[0017]在一個優選的實施例中，金屬導線4的具體特性參數例如截面大小、材料和型式等可以根據實際需要進行確定，在此不做限定。
[0018]在一個優選的實施中，每個換流器件(MMC)均可以采用模塊化多電平全控型換流閥(IGBT)。
[0019]下面通過具體實施例詳細說明本實用新型的柔性直流輸電雙極主接線裝置的工作原理:
[0020]如圖3、圖4所示，在廈門±320kV柔性直流輸電科技示范工程(1000兆瓦)中，兩AC交流電力系統3、第一換流站I內的第一變壓器5和第一換流器件6、第二換流站2內的第一變壓器5和第一換流器件6以及金屬導線4形成極I金屬回流線路，兩AC交流電力系統3、第一換流站I內的第二變壓器8和第二換流器件7、第二換流站2內的第二變壓器8和第二換流器件7以及金屬導線4形成極II金屬回流線路，金屬導線4與第一換流站I共同設置一個接地點T。其中，極I金屬回流線路中設備的電壓為+ 320kV，極II金屬回流線路中的設備電壓為-320kV，接地點T為整個廈門柔性直流輸電系統的零電位點，金屬導線4的左側(接地點)電位為0，金屬導線4右側電位=(極I金屬回流線路與極II金屬回流線路的不平衡電流il+i2)*金屬導線電阻，由于金屬導線4電阻一般小于10歐姆，遠小于電流經過大地時的電阻(一般為幾百歐姆?幾十千歐不等)，所以金屬導線4右側電位將會遠小于極線電壓(320kV);當il或i2為O時，不平衡電流il+i2取最大值為1600A，那么金屬導線4右側電位僅為16000伏(金屬導線4電阻取10歐姆)，遠低于極線320kV的電壓，顯著降低金屬導線4絕緣水平，節省投資，同時也減少電流流過時的發熱損耗。另外，當極I金屬回流線路或極II金屬回流線路中的其中一金屬回流線路出現故障時,另一金屬回流線路還能夠保證50 %的額定功率輸送能力。
[0021]上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結構、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本實用新型的保護范圍之外。
【權利要求】
1.一種柔性直流輸電雙極主接線裝置，其特征在于:它包括第一換流站、第二換流站、兩AC交流電力系統和一金屬導線，所述第一換流站和第二換流站結構相同；所述第一換流站和第二換流站均由第一變壓器、第一換流器件、第二換流器件和第二變壓器依次串聯連接而成，每一所述第一變壓器和第二變壓器分別并聯連接在一母線的一端，每一所述母線的另一端分別連接相應所述AC交流電力系統； 所述第一換流站內的第一換流器件與所述第二換流站內的第一換流器件通過直線電纜連接，所述第一換流站內的第二換流器件與所述第二換流站內的第二換流器件通過直線電纜連接；所述金屬導線的一端連接在所述第一換流站內的第一換流器件與第二換流器件之間的線路上，所述金屬導線的另一端連接在所述第二換流站內的第一換流器件與第二換流器件之間的線路上，使兩所述AC交流電力系統、所述第一換流站內的第一變壓器、所述第一換流站內的第一換流器件、所述第二換流站內的第一換流器件、所述第二換流站內的第一變壓器以及所述金屬導線形成極I金屬回流線路；相應地，兩所述AC交流電力系統、所述第一換流站內的第二變壓器、所述第一換流站內的第二換流器件、所述第二換流站內的第二換流器件、所述第二換流站內的第二變壓器以及所述金屬導線形成極II金屬回流線路。
2.如權利要求1所述的一種柔性直流輸電雙極主接線裝置，其特征在于:所述第一換流站或第一換流站內設置一接地點，所述金屬導線的一端連接所述接地點。
3.如權利要求1或2所述的一種柔性直流輸電雙極主接線裝置，其特征在于:所述第一換流器件和第二換流器件均采用模塊化多電平全控型換流閥。
【文檔編號】H02J3/36GK204205616SQ201420679976
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月10日 優先權日:2014年11月10日
【發明者】鄭家松, 王贊, 常浩, 馬為民, 石巖, 李天友, 樂波, 尹元, 林國新, 梅念, 陳東, 馬玉龍, 付穎, 吳方劼, 杜曉磊, 程煒, 劉思源, 祝全樂, 李琦, 楊媛 申請人:國家電網公司, 國網福建省電力有限公司, 國網北京經濟技術研究院, 北京網聯直流工程技術有限公司