CN205509501U - 一种暂态能量耗散装置 - Google Patents

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李晓明
王新宝
丁峰峰
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Abstract

本实用新型公开了一种应用于电力系统的暂态能量耗散装置，所述能量耗散装置由快速开关和负荷电阻组成，所述快速开关为机械式快速开关或电力电子快速开关。所述暂态能量耗散装置用于消耗特高压交直流系统直流输电由于换相失败或闭锁产生的暂态能量聚集，防止系统电压、功角及频率失稳。本实用新型可以消耗直流输电由于换相失败或闭锁产生的暂态能量聚集，避免电网出现电压、功角和频率稳定性问题。采用快速开关方案，响应时间小于10ms，完全满足高压直流输电对负荷响应速度的要求；解决了采用自然冷却的电力电子开关无法长时运行的问题。

Description

一种暂态能量耗散装置
技术领域
本实用新型属于高压直流输电领域，特别涉及一种电力系统暂态能量耗散装置。
背景技术
我国存在着新能源发电(风力发电、光伏发电)集中区域和用电负荷中心区域相距较远的问题，解决的一种方式为通过多回高压直流输电实现点对点的大功率输送，这种电源结构的变化和交直流混联电网格局的形成，使稳定性问题成文影响电网安全的主要矛盾：当电网发生短路故障时，单回或者多回高压直流输电会发生换相失败甚至闭锁，导致电能输出通道会出现短时中断，进而使高压直流输电整流侧电网出现暂态能量聚集，而作为支撑电网的主发电机组无法通过机端电气量快速响应这种能量聚集，导致电网电压崩溃，薄弱断面功率大幅振荡，进而导致电网失稳。及时无电压和功角稳定性问题，电网频率可能会快速升高，引起风电等新能源发电脱网。
为避免暂态能量聚集引起的电网稳定性问题，电力系统中传统的方法是配合切机措施，但是这种方法存在弊端，大量的机组切除后系统对电压的控制能力被弱化，电网的稳定性问题可能会更加突出；另外，直流恢复之后送端电网会出现低频问题。
实用新型内容
本实用新型的目的，在于提出一种暂态能量耗散装置，用于解决高压直流输电中出现换相失败或闭锁时的整流侧能量聚集问题。
为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
一种暂态能量耗散装置，包括快速开关、负荷电阻，快速开关和负荷电阻串联连接，所述快速开关为机械式快速开关或电力电子快速开关，快速开关闭合导通的时间小于10ms。
当与所述暂态能量耗散装置连接的系统发生故障需要消耗能量时，快速开关闭合，将负荷电阻与系统连接，系统恢复正常后，快速开关断开，将负荷电阻与系统断开。
所述电力电子快速开关由多级反并联的晶闸管组成，两端还可与一组旁路支路并联，旁路支路包括一组旁路开关或一组旁路开关和阻抗单元串联，其中阻抗单元可以为电阻也可以为电抗器。
当与所述暂态能量耗散装置连接的系统发生故障需要消耗能量时，电力电子开关解锁导通，将负荷电阻与系统连接，同时发指令闭合旁路开关，旁路开关导通后，闭锁断开电力电子开关，系统恢复正常后，断开旁路开关，将负荷电阻与系统断开。
采用上述方案后，可以消耗掉高压直流输电由于换相失败或闭锁产生的暂态能量聚集，防止系统电压、功角及频率失稳。
本实用新型具有以下有益效果：
1)、消耗直流输电由于换相失败或闭锁产生的暂态能量聚集，避免电网出现电压、功角和频率稳定性问题。
2)、调频装置响应速度慢，无法满足高压直流换相失败或闭锁对暂态能量耗散响应速度的要求，本方案采用快速开关方案，响应时间小于10ms，完全满足高压直流输电对负荷响应速度的要求；
2)、高压直流输电闭锁时，需要负荷电阻较长时间投入，通过旁路开关旁路电力电子开关的方式，解决了采用自然冷却的电力电子开关无法长时运行的问题。
附图说明
图1是暂态能量耗散装置的原理图；
图2是采用反并联晶闸管作为电力电子开关的原理图；
图3是给电力电子开关并联一个旁路支路的原理图；
其中：1、快速开关，2、负荷电阻，3、阻抗单元，4、旁路开关，5、电网母线。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
图1所示为本实用新型一种应用于高压直流输电领域的暂态能量耗散装置的一种实施例，暂态能量耗散装置由机械式快速开关1、负荷电阻2组成；
所述暂态能量耗散装置的连接方式如下：机械式快速开关1一端接入高压直流输电整流侧电网母线5(也可通过变压器升压后接入)，另一端连接负荷电阻2；
当与所述暂态能量耗散装置连接的系统发生高压直流换相失败或闭锁需要耗散能量时，快速开关闭合，将负荷电阻与所述系统连接，通过负荷电阻快速消耗系统暂态能量，当高压直流系统恢复正常后，快速开关断开，将负荷电阻与系统分开。
图2所示为本实用新型一种应用于高压直流输电领域的暂态能量耗散装置的另一种实施例，暂态能量耗散装置由反并联晶闸管组成的电力电子开关1、负荷电阻2组成；
所述暂态能量耗散装置的连接方式如下：电力电子开关1一端接入高压直流输电整流侧电网母线5(也可通过变压器升压后接入)，另一端连接负荷电阻2；
当与所述暂态能量耗散装置连接的系统发生高压直流换相失败或闭锁需要耗散能量时，电力电子开关解锁闭合，将负荷电阻与所述系统连接，通过负荷电阻快速消耗系统暂态能量，当高压直流系统恢复正常后，电力电子快速开关闭锁断开，将负荷电阻与系统分开。
图3所示为本实用新型一种应用于高压直流输电领域的暂态能量耗散装置的第三种实施例，暂态能量耗散装置由反并联晶闸管组成的电力电子开关1、负荷电阻2组成、阻抗单元3、旁路开关4组成。
所述暂态能量耗散装置的连接方式如下：电力电子开关1一端接入高压直流输电整流侧电网母线5(也可通过变压器升压后接入)，另一端连接负荷电阻2，阻抗单元3与旁路开关4串联后与电力电子开关1并联。
当与所述暂态能量耗散装置连接的系统发生高压直流换相失败或闭锁需要耗散能量时，首先电力电子开关解锁闭合，将负荷电阻与所述系统连接，通过负荷电阻快速消耗系统暂态能量，在解锁闭合电力电子开关的同时，由控制系统发旁路开关的合闸命令，当旁路开关闭合后，闭锁断开电力电子开关防止电力电子器件过热，电流转移到旁路支路。当高压直流系统恢复正常后，断开旁路开关，将负荷电阻与系统分开。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (3)

1.一种暂态能量耗散装置，其特征在于：包括快速开关、负荷电阻，所述快速开关和所述负荷电阻串联连接，所述快速开关为机械式快速开关或电力电子快速开关，所述快速开关闭合导通的时间小于10ms。
2.如权利要求1所述一种暂态能量耗散装置，其特征在于：所述电力电子快速开关由多级反并联的晶闸管组成。
3.如权利要求2所述一种暂态能量耗散装置，其特征在于：所述电力电子快速开关两端与一组旁路支路并联，所述旁路支路包括一组旁路开关或一组旁路开关和阻抗单元串联，其中阻抗单元可以为电阻也可以为电抗器。
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