CN217388670U - 高压直流分断模块及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压直流分断装置，具体涉及一种高压直流分断模块及装置，在高压直流分断装置的每级MOV两端并联均压电容和均压电阻；在稳态直流电压作用下，每级MOV的电压分布由与其并联的均压电阻控制；在暂态转移电流作用下，每级MOV的电压分布由与其并联的均压电容及MOV的残压共同控制。可以改善目前高压直流分断装置在稳态和暂态条件下的电压分布。高压直流分断模块包括相互并联的MOV、电力电子开关器件、二极管以及并联在MOV两端的均压电容和均压电阻。高压直流分断装置包括依次串联的多级高压直流分断模块。采用并联阻容的方式，提高了高压直流分断装置中各级MOV电压分布的均匀性，提高了直流分断装置的可靠性。

Description

高压直流分断模块及装置

技术领域

本实用新型涉及一种高压直流分断装置，具体涉及一种高压直流分断模块及装置，提高高压直流分断装置中MOV在暂态电流下的电压分布均匀性。

背景技术

柔性直流输电技术常用于消纳风、光等新能源，在系统异常情况下需投入耗能电阻为系统提供保护。耗能电阻与系统之间连接有直流分断装置，用于控制耗能电阻的投切。

投切耗能电阻的±500kV高压直流分断装置电气原理图如图1所示。在系统正常运行条件下，该分断装置的电力电子开关处于闭锁状态并可将耗能电阻与直流极线隔离，多级串联的MOV需承受极线之间的稳态直流电压作用。在系统异常条件下，该分断装置的电力电子开关操作过程为导通-闭锁，其导通时可将耗能电阻接入直流极线之间并耗散系统储存的能量，其闭锁时可将电流转移至与其并联的MOV支路并可将耗能电阻与系统隔离。然而，在MOV电流转移过程中，因各级MOV电压分布的不均匀，可导致多极串联的MOV有的先动作，有的后动作，而先动作的MOV元件则可能因为过负荷而热崩溃。并且，个别先动作的MOV将进一步加剧与之串联的其它MOV元件的电压分布、温升和动态电阻等的差异，使得MOV过负荷的现象趋于严重。因此，多极串联MOV的电压分布对于直流分断装置是十分重要的。

然而，由于MOV即承受稳态直流电压作用，又承受暂态转移电流作用，这两种工况下的电压分布机理有较大差异，应分别采取不同的均压措施。

实用新型内容

为了改善目前高压直流分断装置在稳态和暂态条件下的电压分布，本实用新型提供一种高压直流分断装置的均压方法；同时还提供一种相应的高压直流分断模块及装置。

本实用新型的技术方案是提供一种高压直流分断模块，包括相互并联的MOV、电力电子开关器件及二极管，其特殊之处在于：还包括并联在MOV两端的均压阻容，所述均压阻容包括并联的均压电容和均压电阻。

进一步地，所述MOV的阻值与相应均压电阻的阻值之比位于10-100之间。

进一步地，所有均压电阻的阻值分散性不大于±1％。

进一步地，多级串联的均压电阻的温升应小于20K，温度系数应小于100ppm。

进一步地，所述均压电容的绝缘耐压应不小于MOV残压的1.5倍；所述均压电容的电容量与杂散电容的比值大于100；所有均压电容的分散性和温度系数应尽可能小，以使其对电压分布的影响控制在5％以内。

进一步地，所述均压电容为瓷介电容或薄膜电容，即要满足电容量要求，也要满足绝缘耐压要求。

本实用新型还提供一种高压直流分断装置，包括依次串联的多级高压直流分断模块，其特殊之处在于：所述高压直流分断模块为上述任一高压直流分断模块。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用并联阻容的方式，提高了高压直流分断装置中各级MOV的电压分布的均匀性，提高了直流分断装置的可靠性。当直流分断装置处于闭锁状态下，并联的均压电阻为电力电子模块和MOV提供了均压措施，从而提高了该装置长期稳态运行的安全性和可靠性。当直流分断装置处于从导通过渡到闭锁的暂态过程中时，并联的均压电容为电力电子模块和MOV提供了均压措施，从而提高了该装置暂态开断动作的安全性和可靠性。没有均压电阻或均压电容，或者仅有均压电阻，都不足以保障稳态和暂态两种工况下装置的可靠运行。

附图说明

图1为现有高压直流分断装置电气原理图；

图中：MOV为金属氧化物非线性电阻，K为电力电子开关器件，如IGBT、IGCT等，D为二极管，r为耗能电阻；

图2为本实用新型高压直流分断装置电气原理图；

图中：MOV为金属氧化物非线性电阻，K为电力电子开关器件，如IGBT、IGCT等，D为二极管，R为均压电阻，C为均压电容，r为耗能电阻；

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

本实施例通过在现有的高压直流分断装置中引入均压阻容，实现高压直流分断装置在稳态和暂态条件下的电压均布；具体的，可通过将均压阻容并联在每级MOV两端实现。其电气原理图如图2所示。从图中可以看出，均压阻容由电容器与电阻器并联组成，在稳态直流电压作用下，各级MOV的电压分布由与其并联的均压电阻控制；在暂态电流冲击下，各级MOV的电压分布由与其并联的电容器及MOV的残压共同控制。

在直流稳态电压作用下，电力电子开关及MOV均不导通，当MOV的阻值除以与其并联的均压电阻的阻值为10-100时，MOV及电力电子开关的电压分布由该均压电阻所控制。通常，稳态直流电压下MOV的泄漏电流为数十微安，故均压电阻的阻值应使其稳态直流电流为mA级，由此可确定均压电阻的阻值。一般情况下，均压电阻可取值10MΩ-100MΩ。多级串联的均压电阻的阻值分散性应严格受控，通常不应大于±1％。多级串联的均压电阻的温升及电阻温度系数应尽可能小，温升应小于20K，电阻温度系数应小于100ppm。应尽量减小均压电阻的温升对周围元件的影响。均压电阻材质可以选择陶瓷基厚膜电阻。

在暂态冲击转移电流作用下，当MOV未导通时，其电压分布由与其并联的电容器及杂散电容所控制。当MOV导通时，因其呈低阻状态，故其电压分布由MOV元件残压的均匀性控制。

均压电容与杂散电容为并联关系，选择参数合理的均压电容可显著改善暂态条件的电压分布。均压电容的选择应遵循以下原则：

1)均压电容的绝缘耐压应不小于MOV残压的1.5倍；

2)均压电容的电容量与杂散电容的电容量的比值应大于100；

3)均压电容的体积应紧凑；如可以选取瓷介电容、薄膜电容，即要满足电容量要求，也要满足绝缘耐压要求。

4)均压电容的取值范围应为0.5uF-5uF，这主要与产品的结构有关。产品结构高度越大，距离周围设备越近，MOV受杂散电容的影响也越大，应适当加大均压电容的电容量。通过电场数值计算可以优化均压电容的配置。

5)所有均压电容的分散性和温度系数应尽可能小，以使其对电压分布的影响控制在5％以内。

实施例2

本实施例具体为一种高压直流分断模块，可以结合图2进行描述，此处的高压直流分断模块为图2中高压直流分断装置中的每一个串联单元，包括相互并联的MOV、电力电子开关器件、二极管及并联在MOV两端的均压阻容，均压阻容包括并联的均压电容和均压电阻。

均压电阻与MOV的阻值之比为1/10-1/100。MOV在直流稳态电压作用下呈高阻状态，阻值可达1000MΩ以上，因此本实施例可选用阻值位于10MΩ-100MΩ之间的电阻作为均压电阻。多级串联的均压电阻的温升应小于20K，温度系数应小于100ppm。均压电容的绝缘耐压应不小于MOV残压的1.5倍；均压电容的电容量与杂散电容的电容量的比值应大于100。

均压电容的电容量取值范围应为0.5uF-5uF。均压电容材质可以选择瓷介电容、薄膜电容，即要满足电容量要求，也要满足绝缘耐压要求。多级串联的均压电容的分散性和温度系数应尽可能小，以使其对电压分布的影响控制在5％以内。

实施例3

本实施例为一种高压直流分断装置，其电气原理图如图2所示。包括依次串联的多级实施例2所述的高压直流分断模块。

Claims (7)

1.一种高压直流分断模块，包括相互并联的MOV、电力电子开关器件及二极管，其特征在于：还包括并联在MOV两端的均压阻容；所述均压阻容包括并联的均压电容和均压电阻。

2.根据权利要求1所述的高压直流分断模块，其特征在于：所述MOV的阻值与相应均压电阻的阻值之比位于10-100之间。

3.根据权利要求2所述的高压直流分断模块，其特征在于：所有均压电阻的阻值分散性不大于±1％。

4.根据权利要求3所述的高压直流分断模块，其特征在于：所有均压电阻的温升小于20K，温度系数小于100ppm。

5.根据权利要求4所述的高压直流分断模块，其特征在于：所述均压电容的绝缘耐压不小于MOV残压的1.5倍；所述均压电容的电容量与杂散电容的比值大于100；所有均压电容的分散性和温度系数应尽可能小，以使其对电压分布的影响控制在5％以内。

6.根据权利要求5所述的高压直流分断模块，其特征在于：所述均压电容为瓷介电容或薄膜电容。

7.一种高压直流分断装置，包括依次串联的多级高压直流分断模块，其特征在于：所述高压直流分断模块为权利要求1-6任一高压直流分断模块。

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