CN110011285A - 一种高压大容量柔性直流工程的接地系统及方法 - Google Patents

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    • H02H7/268Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for dc systems

Abstract

本发明涉及一种高压大容量柔性直流工程的接地系统及方法,其特征在于,该接地系统包括三绕组变压器和接地装置,三绕组变压器包括变压器网侧绕组、变压器阀侧绕组和变压器第三绕组,接地装置包括接地电阻、电流测量装置、避雷器和旁路断路器;变压器网侧绕组中性点直接接地;变压器阀侧绕组中性点连接接地装置;接地电阻用于削弱关键故障发生后柔性直流工程的故障电流;电流测量装置用于测量关键故障发生后流过接地电阻的电流;避雷器用于关键故障发生后为变压器阀侧中性点提供过压防护;旁路断路器用于防止柔性直流工程的交流进线断路器失灵后保护无法出口造成的故障范围扩大;本发明可以广泛应用于采用对称单极接线的高压大容量柔性直流工程中。

Description

一种高压大容量柔性直流工程的接地系统及方法
技术领域
本发明是关于一种高压大容量柔性直流工程的接地系统及方法,属于柔性直流领域。
背景技术
采用对称单极接线柔性直流工程的常用接地系统包括直流极线经大电阻接地系统、变压器阀侧接地电抗器形成中性点经大电阻接地系统和变压器阀侧绕组中性点经大电阻接地系统,分别如图1、图2和图3所示。
在采用对称单极接线的高压大容量柔性直流工程中,若采用直流极线经大电阻接地系统,由于正常运行时电阻是一个长期高能量负载,易导致电阻因过热而损坏;若采用变压器阀侧接地电抗器形成中性点经大电阻接地系统,由于高电压等级接地电抗器吸收的无功功率较大,会导致柔性直流工程的无功提供能力受到较大影响;由于高压大容量柔性直流工程接入的交流系统通常采用中性点直接接地方式,若采用变压器阀侧绕组中性点经大电阻接地系统则要求变压器网侧为角形接线,会导致变压器网侧设备的绝缘水平剧烈增加。因此,需要一种高压大容量柔性直流工程的接地系统,能够解决采用常用接地方法带来的易过负载、高无功消耗和网侧绝缘水平升高的问题。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供一种不易过负载、无功消耗少且不影响网侧绝缘水平的高压大容量柔性直流工程的接地系统及方法。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种高压大容量柔性直流工程的接地系统,其特征在于,该接地系统包括三绕组变压器和接地装置,其中,所述三绕组变压器包括变压器网侧绕组、变压器阀侧绕组和变压器第三绕组,所述接地装置包括接地电阻、电流测量装置、避雷器和旁路断路器;所述变压器网侧绕组采用星型接线且中性点直接接地;所述变压器阀侧绕组采用星型接线且中性点连接所述接地装置;所述变压器第三绕组采用三角型接线,用于变压器网侧的交流系统发生接地故障时阻断网侧零序电压和电流向阀侧传递,且所述变压器第三绕组接出一回站用电引线,用于降低外引站用电投资;所述接地电阻与所述电流测量装置串联连接,接于所述变压器阀侧绕组的中性点与接地点之间,用于削弱关键故障发生后柔性直流工程的故障电流;所述电流测量装置用于测量关键故障发生后流过所述接地电阻的电流;所述避雷器接于所述变压器阀侧绕组的中性点与所述接地点之间,用于关键故障发生后为变压器阀侧中性点提供过压防护;所述旁路断路器接于所述变压器阀侧绕组的中性点与所述接地点之间,用于关键故障发生且换流阀闭锁后旁路所述接地电阻,防止柔性直流工程的交流进线断路器失灵后保护无法出口造成的故障范围扩大。
进一步地,所述接地电阻采用千欧级别电阻。
进一步地,所述电流测量装置采用额定一次电流为十安培级别、测量误差小于0.2%级别的电流测量装置。
进一步地,所述接地点采用铜带与所述柔性直流工程的换流站接地网连接,用于为正常运行时的柔性直流工程提供零电位参考点。
一种高压大容量柔性直流工程的接地方法,其特征在于,包括以下内容:1)将柔性直流工程的变压器网侧绕组采用星型接线,并将变压器网侧绕组的中性点直接接地;2)将柔性直流工程的变压器阀侧绕组采用星型接线,并将变压器阀侧绕组的中性点分别连接接地电阻、避雷器和旁路断路器;3)将柔性直流工程的变压器第三绕组采用角型接线,并将变压器第三绕组接出一回站用电引线;4)将接地电阻与电流测量装置串联连接,接于变压器阀侧绕组的中性点与接地点之间,通过接地电阻削弱关键故障发生后柔性直流工程的故障电流;5)通过电流测量装置测量关键故障发生后流过接地电阻的电流;6)将避雷器接于变压器阀侧绕组的中性点与接地点之间,通过避雷器在关键故障发生后为变压器阀侧的中性点提供过压防护;7)将旁路断路器接于变压器阀侧绕组的中性点与接地点之间,通过旁路断路器在关键故障发生且换流阀闭锁后旁路接地电阻,防止柔性直流工程的交流进线断路器失灵后保护无法出口造成的故障范围扩大;8)通过接地点为正常运行时的柔性直流工程提供零电位参考点。
本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:1、本发明由于采用变压器阀侧中性点接地电阻接地,能够有效避免过负载以及无功消耗的问题。2、本发明由于采用变压器网侧中性点直接接地的方式,能够适用于网侧为110kV及以上的高压交流电网,有效避免其他接地方式带来的网侧绝缘水平增加。3、本发明中变压器第三绕组采用角形接线,可有效屏蔽网侧零序电压和零序电流对换流器的影响。4、本发明中变压器第三绕组可接出一回站用电引线,减少多回外引站用电带来的额外投资。基于以上优点,本发明可以广泛应用于采用对称单极接线的高压大容量柔性直流工程中。
附图说明
图1是现有技术的柔性直流工程中采用直流极线经大电阻接地系统的结构示意图;
图2是现有技术的柔性直流工程中变压器阀侧接地电抗器形成中性点经大电阻接地系统的结构示意图;
图3是现有技术的柔性直流工程中变压器阀侧绕组中性点经大电阻接地系统的结构示意图;
图4是本发明接地系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解,附图的提供仅为了更好地理解本发明,它们不应该理解成对本发明的限制。
如图4所示,本发明提供的高压大容量柔性直流工程的接地系统包括三绕组变压器1和接地装置2,其中,三绕组变压器包括变压器网侧绕组11、变压器阀侧绕组12和变压器第三绕组13,接地装置2包括接地电阻21、电流测量装置22、避雷器23和旁路断路器24。
变压器网侧绕组11采用星型接线且中性点直接接地。变压器阀侧绕组12采用星型接线且中性点连接接地装置2(即分别连接接地电阻21、避雷器23和旁路断路器24)。变压器第三绕组13采用三角型接线,用于变压器网侧的交流系统发生接地故障时阻断网侧零序电压和电流向阀侧传递,同时可接出一回站用电引线131,以降低外引站用电投资。变压器网侧绕组11、变压器阀侧绕组12和变压器第三绕组13之间采用磁路耦合。接地电阻21、电流测量装置22、避雷器23和旁路断路器24的设置均为应对变压器阀侧单相接地故障或单极接地故障,以下简称关键故障。
接地电阻21与电流测量装置22串联连接,接于变压器阀侧绕组12的中性点与接地点3之间,用于削弱关键故障发生后柔性直流工程的故障电流,以保护柔性直流工程的换流阀4。
电流测量装置22用于测量关键故障发生后流过接地电阻21的小电流,以提供可靠的控制保护输入信号。
避雷器23接于变压器阀侧绕组12的中性点与接地点3之间,用于关键故障发生后为变压器阀侧中性点提供过压防护。
旁路断路器24接于变压器阀侧绕组12的中性点与接地点3之间,旁路断路器24用于关键故障发生且换流阀4闭锁后旁路接地电阻21,从而将变压器阀侧的高电阻接地系统变为直接接地系统,防止柔性直流工程的交流进线断路器5失灵后保护无法出口造成的故障范围扩大。
在一个优选的实施例中,接地电阻21采用千欧级别大电阻。
在一个优选的实施例中,电流测量装置22采用额定一次电流为十安培级别、测量误差小于0.2%级别的高精度电流测量装置。
在一个优选的实施例中,接地点3采用铜带与柔性直流工程的换流站接地网连接,用于为正常运行时的柔性直流工程提供零电位参考点。
下面以图4所示的采用对称单极接线的柔性直流换流站为例,其中,额定直流端口电压±420kV,额定传输功率1250MW,换流站交流母线通过出线接入500kV交流电网,基于上述高压大容量柔性直流工程的接地系统,本发明还提供一种高压大容量柔性直流工程的接地方法,包括以下内容:
1)将柔性直流工程的变压器网侧绕组11采用星型接线,并将变压器网侧绕组11的中性点直接接地。
2)将柔性直流工程的变压器阀侧绕组12采用星型接线,并将变压器阀侧绕组12的中性点分别连接接地电阻21、避雷器23和旁路断路器24。
3)将柔性直流工程的变压器第三绕组13采用角型接线,并将变压器第三绕组13接出一回站用电引线131。
4)将接地电阻21与电流测量装置22串联连接,接于变压器阀侧绕组12的中性点与接地点之间。接地电阻21采用额定电压为交流220kV、阻值为2kΩ、短时冲击能量为28MJ的电阻,通过接地电阻21削弱关键故障发生后柔性直流工程的故障电流。
5)电流测量装置22采用额定一次电流为20A、测量精度为0.2级的高精度电流测量装置,通过电流测量装置22测量关键故障发生后流过接地电阻21的小电流。
6)避雷器23采用额定电压为288kV、残压为600kV的避雷器,将避雷器23接于变压器阀侧绕组12的中性点与接地点之间,通过避雷器23在关键故障发生后为变压器阀侧的中性点提供过压防护。
7)旁路断路器24采用标准交流220kV的交流断路器,将旁路断路器24接于变压器阀侧绕组12的中性点与接地点之间,通过旁路断路器24在关键故障发生且换流阀闭锁后旁路接地电阻21,从而将变压器阀侧的高电阻接地系统变为直接接地系统,防止柔性直流工程的交流进线断路器5失灵后保护无法出口造成的故障范围扩大。
8)接地点3采用铜带与柔性直流工程的换流站接地网连接,为正常运行时的柔性直流工程提供零电位参考点。
上述各实施例仅用于说明本发明,其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的,凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进,均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种高压大容量柔性直流工程的接地系统,其特征在于,该接地系统包括三绕组变压器和接地装置,其中,所述三绕组变压器包括变压器网侧绕组、变压器阀侧绕组和变压器第三绕组,所述接地装置包括接地电阻、电流测量装置、避雷器和旁路断路器;
所述变压器网侧绕组采用星型接线且中性点直接接地;
所述变压器阀侧绕组采用星型接线且中性点连接所述接地装置;
所述变压器第三绕组采用三角型接线,用于变压器网侧的交流系统发生接地故障时阻断网侧零序电压和电流向阀侧传递,且所述变压器第三绕组接出一回站用电引线,用于降低外引站用电投资;
所述接地电阻与所述电流测量装置串联连接,接于所述变压器阀侧绕组的中性点与接地点之间,用于削弱关键故障发生后柔性直流工程的故障电流;
所述电流测量装置用于测量关键故障发生后流过所述接地电阻的电流;
所述避雷器接于所述变压器阀侧绕组的中性点与所述接地点之间,用于关键故障发生后为变压器阀侧中性点提供过压防护;
所述旁路断路器接于所述变压器阀侧绕组的中性点与所述接地点之间,用于关键故障发生且换流阀闭锁后旁路所述接地电阻,防止柔性直流工程的交流进线断路器失灵后保护无法出口造成的故障范围扩大。
2.如权利要求1所述的一种高压大容量柔性直流工程的接地系统,其特征在于,所述接地电阻采用千欧级别电阻。
3.如权利要求1所述的一种高压大容量柔性直流工程的接地系统,其特征在于,所述电流测量装置采用额定一次电流为十安培级别、测量误差小于0.2%级别的电流测量装置。
4.如权利要求1至4任一项所述的一种高压大容量柔性直流工程的接地系统,其特征在于,所述接地点采用铜带与所述柔性直流工程的换流站接地网连接,用于为正常运行时的柔性直流工程提供零电位参考点。
5.一种高压大容量柔性直流工程的接地方法,其特征在于,包括以下内容:
1)将柔性直流工程的变压器网侧绕组采用星型接线,并将变压器网侧绕组的中性点直接接地;
2)将柔性直流工程的变压器阀侧绕组采用星型接线,并将变压器阀侧绕组的中性点分别连接接地电阻、避雷器和旁路断路器;
3)将柔性直流工程的变压器第三绕组采用角型接线,并将变压器第三绕组接出一回站用电引线;
4)将接地电阻与电流测量装置串联连接,接于变压器阀侧绕组的中性点与接地点之间,通过接地电阻削弱关键故障发生后柔性直流工程的故障电流;
5)通过电流测量装置测量关键故障发生后流过接地电阻的电流;
6)将避雷器接于变压器阀侧绕组的中性点与接地点之间,通过避雷器在关键故障发生后为变压器阀侧的中性点提供过压防护;
7)将旁路断路器接于变压器阀侧绕组的中性点与接地点之间,通过旁路断路器在关键故障发生且换流阀闭锁后旁路接地电阻,防止柔性直流工程的交流进线断路器失灵后保护无法出口造成的故障范围扩大;
8)通过接地点为正常运行时的柔性直流工程提供零电位参考点。
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