專(zhuān)利名稱(chēng)：傳輸系統(tǒng)的制作方法
傳輸系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)本發(fā)明涉及一種HVDC (High Voltage Direct Current,高壓直流) 傳輸系統(tǒng)，該HVDC傳輸系統(tǒng)在雙極HVDC傳輸線的 一端包括用于將所 述傳輸線連接到AC系統(tǒng)的換流器站，所述站包括兩個(gè)換流器，每個(gè)換流 器具有DC側(cè)，該DC側(cè)一方面連接到處于高電勢(shì)的所述傳輸線的兩個(gè)極 中對(duì)應(yīng)的一個(gè)，另一方面連接到通過(guò)接地處于零電勢(shì)的為所述換流器共用 的DC中性設(shè)備的針對(duì)該極的中性母線，并且每個(gè)所述換流器具有連接到 所述AC系統(tǒng)的AC側(cè)，所述DC中性設(shè)備具有連接到電極線的部件，且 所述設(shè)備設(shè)置有第一DC斷路器，該第一DC斷路器使得在站的雙極操作 時(shí)從一個(gè)極的中性母線到另 一極的中性母線的第 一 電流路徑能夠斷開(kāi)，以 改變到該站的單極操作，所述站還包括控制設(shè)備，該控制設(shè)備被適配成通 過(guò)控制所述第一 DC斷路器斷開(kāi)所述兩個(gè)母線之間的所述第一電流路徑 并建立到所述電極線連接部件的電流路徑以將電流從所述一個(gè)極轉(zhuǎn)向所 述電極線連接部件，來(lái)控制從雙極操作到單極操作的改變，所述傳輸系統(tǒng) 還包括電極站，用于在所述極中的一個(gè)極斷開(kāi)連接的換流器站的單極操作 下電流從所述極中的另 一個(gè)極的大地回路，所述電極站通過(guò)連接到所述連 接部件的所述電極線連接到所述DC中性設(shè)備。本發(fā)明不限于大地和HVDC (高壓直流)傳輸線的每個(gè)所述極之間 的任何特定水平的電壓，但是特別適用于500kV以上的電壓，這意味著 所述傳輸線傳輸相當(dāng)大的功率并且換流器站所屬的傳輸系統(tǒng)需要非常高 水平的可靠性。本發(fā)明也不限于流過(guò)所述傳輸線的所述極的任何特定水平 的電流，但是所述線優(yōu)選地額定為lkA以上的電流。圖1示意性示出該類(lèi)型的HVDC傳輸系統(tǒng)的一船:i殳計(jì)。圖1示出了 換流器站1、 2如何布置在具有兩個(gè)極4、 5的HVDC傳輸線3的每個(gè)端， 兩個(gè)極4、 5中的一個(gè)具有正極性， 一個(gè)具有負(fù)極性。AC系統(tǒng)6、 6，經(jīng)由 變壓器7、 7，連接到每個(gè)換流器站，以獲得DC系統(tǒng)的適當(dāng)水平的電壓。 AC系統(tǒng)可以是具有發(fā)電機(jī)的任何類(lèi)型的發(fā)電站形式的發(fā)電系統(tǒng)，或耗電 系統(tǒng)，或連接到如工廠和社區(qū)的電力消耗者的網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)換流器站具有兩 個(gè)換流器8、 9，每個(gè)換流器具有DC側(cè)，該DC側(cè)一方面連接到所述兩個(gè)極4、 5的相對(duì)應(yīng)的一個(gè)，另一方面連接到DC中性設(shè)備IO，所述DC 中性設(shè)備IO由換流器共用且其低電壓側(cè)連接到大地，以限定每個(gè)極上的 特定電壓。每個(gè)換流器8、 9可由換流器組代替，如串聯(lián)連接的兩三個(gè)換 流器，以在每個(gè)極上獲得高電壓，如800kV。在任何已知的配置，例如 12脈沖橋配置中換流器包括多個(gè)電流閥。所述換流器可以是線路換相電 流源換流器(line commutated Current Source Converter )，其中開(kāi)關(guān)元件, 如晶閘管在所述AC系統(tǒng)中AC電流的零交叉處關(guān)斷。換流器還可以是強(qiáng) 制換相電壓源換流器(forced commutated Voltage Source Converter )，其 中所述開(kāi)關(guān)元件是根據(jù)脈沖寬度調(diào)制(PWM)模式控制的關(guān)斷(turn-off) 設(shè)備。HVDC傳輸系統(tǒng)相對(duì)于AC傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于在傳輸線兩端的兩 個(gè)換流器站之間的傳輸線上損耗顯著變低，然而通常換流器站在HVDC 傳輸系統(tǒng)中比在AC傳輸系統(tǒng)中花費(fèi)更大。因此，HVDC傳輸系統(tǒng)通常 用來(lái)在如幾百公里的長(zhǎng)距離上傳輸一般約幾GW的大功率。這意味著如 果傳輸線的兩個(gè)極同時(shí)跳閘(trip),即例如由于接地故障而斷開(kāi)連接，則 所連接的AC系統(tǒng)的后果可能非常嚴(yán)重。如果所述AC系統(tǒng)屬于向大城市 供電的總系統(tǒng)(major system),則該雙;feU^閘(bipolar trip)可導(dǎo)致提 供給所述總系統(tǒng)的電力較大地減少，在該系統(tǒng)中可產(chǎn)生不穩(wěn)定性，且其它 部分也可能出現(xiàn)故障。如果僅一個(gè)極跳閘對(duì)該連接的AC系統(tǒng)的后果一點(diǎn) 也不像兩個(gè)極都跳閘那樣嚴(yán)重。本發(fā)明致力于前面所限定的類(lèi)型的HVDC 傳輸系統(tǒng)的可靠性，其與HVDC傳輸系統(tǒng)中的所述換流器站的所述DC 中性設(shè)備的功能密切相關(guān)，在圖2中示出了已知的換流器站的傳統(tǒng)DC中 性設(shè)備。該設(shè)備10具有連接到一個(gè)換流器8的低電壓側(cè)的中性母線11和 連接到另一個(gè)換流器9的低電壓側(cè)的中性母線12。所述中性母線通過(guò)兩 個(gè)第一DC斷路器13、 14和分別與每個(gè)DC斷路器13、 14相關(guān)聯(lián)的隔離 器(disconnector) 15、 16的串聯(lián)連接iM目互連接。與一個(gè)中性母線相關(guān) 聯(lián)的第一 DC斷路器和隔離器之間的串聯(lián)連接和與另一個(gè)中性母線相關(guān) 聯(lián)的第一DC斷路器和隔離器之間的串^i^接的中點(diǎn)17經(jīng)由包括隔離器 的線18連接到部件19，部件19連接到從換流器站向電極站22延伸的兩 個(gè)電極線20、 21,其功能將在以下進(jìn)一步說(shuō)明。DC中性設(shè)備10還包括 接地開(kāi)關(guān)23,接地開(kāi)關(guān)23經(jīng)由包括隔離器的線連接到與每個(gè)中性母線11 、 12相關(guān)聯(lián)的第一DC斷路器和隔離器之間的點(diǎn)24、 24，。具有圖2所示的該已知的DC中性設(shè)備的換流器站的功能如下。在假 定作為整流器工作的換流器站的雙極操作期間，電流在負(fù)極性的極5中流到換流器9并經(jīng)由中性母線12進(jìn)一步流到中性母線11，在中性母線12 和中性母線11之間具有閉合的第一DC斷路器13、 14和隔離器15、 16。 該電流進(jìn)一步流經(jīng)換流器8并按照箭頭25流到HVDC傳輸線的具有正極 性的另一個(gè)極4。在該均衡的雙極^Mt中，沒(méi)有電流流過(guò)電極線20、 21。我們假定現(xiàn)在在極4的DC側(cè)發(fā)生接地故障，圖3示出換流器站特別 是其DC中性設(shè)備然后如何動(dòng)作。然后換流器8的電流閥通過(guò)旁路對(duì) (by-pass pairs)閉鎖，這意味著串聯(lián)連接的電流閥被觸發(fā)，從而AC側(cè)被 旁路，以保護(hù)所述AC系統(tǒng)6及與其連接的器件。這些旁路對(duì)將形成DC 極4和DC中性設(shè)備之間的低阻抗連接。用點(diǎn)示出了電流然后如何流到接 地故障26。然而，快速隔離接地故障26以維護(hù)另一個(gè)極5的工作是重要 的。線18的隔離器閉合以形成到電極線連接部件19和經(jīng)由電極線20、 21到電極站22的電流路徑。極5的DC電流現(xiàn)在被兩個(gè)電流路徑分配， 一個(gè)經(jīng)由電極線到地， 一個(gè)經(jīng)由另一個(gè)極4到接地故障。約一半的電流將 ^兩個(gè)電流路徑中的每一個(gè)。為了隔離接地故障，第一 DC斷路器13 斷開(kāi)，從而所有電流經(jīng)由電極線流到電極站。當(dāng)DC斷路器13斷開(kāi)時(shí)， 中性母線上的隔離器15以及極4上的隔離器27也斷開(kāi)以實(shí)現(xiàn)故障極4 的隔離。如果DC斷路器13不能將通過(guò)其的電流降到零，即不能將該電流轉(zhuǎn) 向到電極線，那么DC斷路器13將重新閉合。然后接地開(kāi)關(guān)23作為DC 斷路器13的后備閉合，同時(shí)形成中性母線12和地之間的低阻抗連接。然 后"健康"極5的幾乎所有電流都進(jìn)入站的接地柵極(earth grid),從而 流過(guò)另一個(gè)極4的電流降到幾乎零，使得然后隔離器15、 27可斷開(kāi)以實(shí) 現(xiàn)隔離。當(dāng)極4被隔離時(shí)，接地開(kāi)關(guān)23斷開(kāi)且所有電流將被轉(zhuǎn)向到電極 線。然后換流器站和HVDC傳輸系統(tǒng)處于單極操作中，從而仍然可傳遞 雙極操作中功率的一半。如果需要維持系統(tǒng)的單極操作，則盡快地， 一般 在一分鐘內(nèi)通過(guò)閉合根據(jù)箭頭28將電流轉(zhuǎn)向以進(jìn)行金屬回路，而不是通 過(guò)電極站的大地回路的隔離器和開(kāi)關(guān)來(lái)獲得中性母線12到極4的連接， 以不對(duì)電極站的地充電太多。如果在另一個(gè)極5上出現(xiàn)接地故障，則DC中性設(shè)備的不同組件的操 作是相對(duì)應(yīng)的，使得然后斷路器14和隔離器16斷開(kāi)，以將電流導(dǎo)向電極 站等。該已知的換流器站的DC中性設(shè)備提供了相當(dāng)好的可靠性，但是仍然 具有一些缺點(diǎn)。如果一個(gè)極跳閘，則一旦該極上的接地故障被隔離，全DC電流就將流過(guò)電極線。由于不可能單獨(dú)地連接兩個(gè)電極線，因此兩個(gè) 電極線每個(gè)額定為一半的電流。這意味著對(duì)于具有大地回路和兩個(gè)電極線 都工作的單極操作確實(shí)有可能傳輸全單極電流，其等于額定的雙極功率的
一半。然而，對(duì)于具有大地回路且僅一個(gè)電極線工作的單極操作，即在另 一個(gè)極上存在斷路，有可能傳輸一半的單極電流和相應(yīng)的額定雙極功率的 四分之一。此外，如果在一個(gè)電極線上出現(xiàn)接地故障，則對(duì)于具有大地回 路的單極操作，不可能傳輸任何電流或功率。如上所述，單極操作還可以 以金屬回路進(jìn)行，但是從大地回路轉(zhuǎn)移到金屬回路的事件花費(fèi)約一分鐘。 因此，如果在一個(gè)電極線上出現(xiàn)接地故障，則在該時(shí)間段期間不傳遞任何 功率。因此，然后一個(gè)極首先跳閘并且由于電極線上的所述接地故障在隨 后非常短的時(shí)間另一個(gè)極也跳閘，電極線上的故障難以檢測(cè)到，直到電流 流經(jīng)該電極線，并且然后由于HVDC傳輸系統(tǒng)的雙極跳閘，在連接到 HVDC傳輸系統(tǒng)的AC系統(tǒng)中可導(dǎo)致較大的干擾。在可執(zhí)行從大地回路 到金屬回路的轉(zhuǎn)移的時(shí)候，對(duì)于避免AC系統(tǒng)中的較大問(wèn)題就太遲了。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是^:供一種前述類(lèi)型的HVDC傳輸系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中 顯著減小了在HVDC傳輸系統(tǒng)的單極跳閘時(shí)對(duì)連接到該HVDC傳輸系統(tǒng) 的AC系統(tǒng)上的較大的干擾的風(fēng)險(xiǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)提供具有DC中性設(shè)備的該HVDC傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 該目的，其中所述DC中性設(shè)備包括用于每個(gè)所述電極線的單獨(dú)的所述電 極線連接部件，以及用于將每個(gè)中性母線連接到所述電極線連接部件中的
任意電極線連接部件的裝置；并通過(guò)設(shè)計(jì)電極線的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的， 所述電極線的尺寸被設(shè)計(jì)為能夠在換流器站的單極操作時(shí)，在任意的電極 線斷開(kāi)連接時(shí)通過(guò)其余的電極線向所述電極站傳輸基本上全電流，即與在 換流器站的雙極^作時(shí)流過(guò)所述極的電流幅JL相同的電流。
如果在一個(gè)電極線中出現(xiàn)接地故障，則可隔離該接地故障并可通過(guò)將 "健康，，中性母線連接到其它電極線來(lái)維護(hù)傳輸系統(tǒng)的單極操作。此夕卜， 通過(guò)以這種方式設(shè)計(jì)電極線的尺寸，仍然可傳輸基本全單極功率，即雙極 功率的一半，這減小了對(duì)連接到HVDC傳輸系統(tǒng)的AC系統(tǒng)的影響如此 大，以致在所述AC系統(tǒng)中產(chǎn)生具有嚴(yán)重后果的干擾這一風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā) 明的傳輸系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在不減小功率傳輸能力的情況下，在雙極操 作和具有大地回路的單極操作期間維護(hù)包括與其相關(guān)聯(lián)的其它器件的一個(gè)電極線是有可能的。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，該傳輸系統(tǒng)對(duì)于所述DC中性設(shè)備具有兩個(gè)所述 電極線，每個(gè)電極線的尺寸被設(shè)計(jì)為能夠單獨(dú)傳輸基本上所述全電流。這 是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的簡(jiǎn)單方式，當(dāng)電極線不在長(zhǎng)距離上延伸時(shí)該方法特 別合適。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，傳輸系統(tǒng)對(duì)于所述DC中性設(shè)備具有至少三 個(gè)所述電極線，并且在恰好為三個(gè)電極線的情況下，每個(gè)電極線的尺寸可 被設(shè)計(jì)為能夠傳輸所述全電流的基本一半。當(dāng)電極線必須在長(zhǎng)距離上延伸 時(shí)這些實(shí)施例是優(yōu)選的，因?yàn)樵谌齻€(gè)所述電極線而不是兩個(gè)的情況中約 25 %的材料節(jié)省可導(dǎo)致該情況中材料成本的顯著節(jié)省。
根據(jù)本發(fā)明另 一實(shí)施例，所述用于連接的裝置對(duì)于每個(gè)所述中性母線 在第一線路中包括至少一個(gè)隔離器和/或直流斷路器，且在第二線路中包 括至少一個(gè)隔離器和直流斷路器，其中所述第一線路與包括所述第一直流 斷路器的所述第 一 電流路徑分離并將所述母線連接到與所述母線相關(guān)聯(lián) 的所述電極線連接部件中的一個(gè)，所述第二線路相互連接所述兩個(gè)第一線 路，比所述至少一個(gè)隔離器和/或直流斷路器的位置更靠i^目對(duì)應(yīng)的母線。 這意味著每個(gè)中性母線可通過(guò)所述DC斷路器和/或隔離器的操作連接到 任意的所述電極線連接部件或者兩個(gè)/全部電極線連接部件，以在一個(gè)電 極線上出現(xiàn)接地故障時(shí)斷開(kāi)連接任意的電極線并從而隔離接地故障，或甚 至在單極操作期間檢查其狀態(tài)或者對(duì)其進(jìn)行維護(hù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述用于相互連接的第二線路設(shè)置有DC 斷路器，DC斷路器與其兩側(cè)的隔離器串聯(lián)連接。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例，所述用于連接的裝置對(duì)于將中性母線連接 到所述電極線連接部件中的一個(gè)的每個(gè)第一線路包括DC斷路器和隔離 器的串聯(lián)連接，所述DC斷路器和隔離器比所述用于相互連接的第二線路 到該第 一線路的連接點(diǎn)更靠近相對(duì)應(yīng)的中性母線。這意味著除所述第 一 電 流路徑之外在所述兩個(gè)中性母線之間可建立具有至少兩個(gè)串聯(lián)的DC斷 路器的進(jìn)一步的電流5M圣，這意味著在換流器站的雙極操作期間可執(zhí)行對(duì) 所述第 一 電流路徑以及該另外的電流路徑的所述第一 DC斷路器的維護(hù)。 此外，當(dāng)所述第二線路設(shè)置有DC斷路器時(shí)，這也將用作所述第一線路的 兩個(gè)DC斷路器的后備。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，所述DC中性設(shè)備包括另外的第二DC斷路器，該另外的第二DC斷路器在所述兩個(gè)中性母線之間的所述第一電流路 徑中與所述第一DC斷路器串聯(lián)連接，以進(jìn)行站的雙極操作。這意味著當(dāng) 要斷開(kāi)電流路徑以將電流轉(zhuǎn)向電極站時(shí)，這兩個(gè)串聯(lián)連接的DC斷路器用 作彼此的后備，從而如果一個(gè)斷路器不能將流過(guò)的電流降到零，可避免閉 合接地開(kāi)關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例，所述第 一 電流路徑(130)中所述第一(131) 和第二(132) DC斷路器之間的中點(diǎn)通過(guò)第一隔離器(180)連接到相互連接 所述HVDC傳輸線的所述兩個(gè)極(104,105)的線(181)的中點(diǎn)，所述第一隔 離器被適配成在該站的雙極操作時(shí)斷開(kāi)，相互連接所述兩個(gè)極的線在所述 中點(diǎn)的兩側(cè)設(shè)置有隔離器(182， 183)，且所述控制設(shè)備被適配成控制所述 第一隔離器(180)閉合以及連接到所述極中的一個(gè)的隔離器閉合，以用于 在所述一個(gè)極的跳閘之后在該站的單極操作時(shí)電流從另一個(gè)極的金屬回 路。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，所述DC中性設(shè)備包括在所述第一DC斷路 器(131)和所述另外的第二 DC斷路器(132)之間的點(diǎn)連接到所述兩個(gè)中性 母線(111，112)之間的所述第一電流路徑(130)的接地開(kāi)關(guān)(170)。這是用 于在第一以及第二DC斷路器發(fā)生故障時(shí)進(jìn)一步的后備，然而這種情況非 常不可能。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例，所述控制設(shè)備被適配成控制所述第 一線路 和所述用于相互連接的第二線路的每個(gè)中的所述DC斷路器和隔離器閉 合，并通過(guò)所述第一線路和所述用于相互連接的第二線路建立兩個(gè)中性母 線之間的第二電流路徑，使得能夠在該站的雙極操作時(shí)維護(hù)所述第 一 電流 路徑中的如DC斷路器的器件。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，傳輸系統(tǒng)被適配成將AC系統(tǒng)連接到雙極 HVDC傳輸線，該雙極高壓直流傳輸線被適配成在其每個(gè)極和地之間的 電壓超過(guò)200 kV，有利地超過(guò)500 kV，優(yōu)選為600 kV - 1500 kV，最優(yōu) 選的為600 kV - 1000 kV。所述電壓且因而通過(guò)所述HVDC傳輸線傳輸 的功率越高，根據(jù)本發(fā)明的HVDC傳輸系統(tǒng)一M引人注意，因?yàn)檫@還 意味著對(duì)該傳輸系統(tǒng)的可靠性要求更高。
通過(guò)以下說(shuō)明可看出本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)以及有優(yōu)勢(shì)的特征。
以下參照附圖給出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的HVDC傳輸系統(tǒng)的詳細(xì)說(shuō)明。
在附圖中
圖l是示出HVDC傳輸系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)的非常示意性的圖，
圖2是示出包括在已知的HVDC傳輸系統(tǒng)的換流器站中的DC中性 i殳備的結(jié)構(gòu)的示意性電路圖，
圖3是根據(jù)圖2的DC中性設(shè)備的視圖，用于解釋當(dāng)一個(gè)極上出現(xiàn)接 地故障時(shí)該DC中性"i殳備的功能，
圖4是在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的HVDC傳輸系統(tǒng)中的DC中性設(shè)備和 與其連接的電極站的與圖2相對(duì)應(yīng)的視圖，以及
圖5是相對(duì)于圖4中所示實(shí)施例稍微修改的根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的 HVDC傳輸系統(tǒng)的與圖4相對(duì)應(yīng)的視圖。
具體實(shí)施例方式
才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的HVDC傳輸系統(tǒng)的兩個(gè)極由104和105表示， 其DC中性設(shè)備的兩個(gè)中性母線由111和112表示。期望這兩個(gè)極分別具 有例如+ 800kV和-800kV的極性。中性母線111、 112通過(guò)第一電流路 徑130相互連接，在第一電流路徑130中第一 DC斷路器131和第二 DC 斷路器132串聯(lián)連接。這些DC斷路器中的每一個(gè)被隔離器133-136中的 兩個(gè)隔離器包圍。
每個(gè)中性母線進(jìn)一步通過(guò)第一線路140、 141連接到兩個(gè)單獨(dú)的電極 線連接部件142、 143中的一個(gè)，這兩個(gè)單獨(dú)的電極線連接部件142、 143 每一個(gè)都連接到單獨(dú)的電極線191、 192,且由此連接到電極站l卯，電極 站l卯可位于與連接部件142、 143所屬的換流器站相距幾千米遠(yuǎn)的地方。 將每個(gè)電極線191、 192的尺寸設(shè)計(jì)為能夠單獨(dú)傳輸全電流，即與在換流 器站的雙極操作時(shí)流過(guò)所述極的電流幅度相同的電流。每個(gè)第一線路設(shè)置 有被隔離器146-149中的兩個(gè)隔離器包圍的DC斷路器144、 145，其比相 互連接所述兩個(gè)第一線路的第二線路150的連接點(diǎn)更靠^目對(duì)應(yīng)的中性 母線。該第二線路150具有由兩個(gè)隔離器152、153包圍的DC斷路器151。 此外，每個(gè)第一線路具有比第二線路150到所述第一線路的相互連接點(diǎn)更 靠i^f目應(yīng)的電極線連接部件的隔離器160、 161。接地開(kāi)關(guān)170連接到具有相關(guān)聯(lián)的隔離器的兩個(gè)DC斷路器131、132 之間的所述第一電流路徑130，且第一電流路徑130還通過(guò)隔離器180連 接到相互連接HVDC傳輸線的所述兩個(gè)極104、 105的線路181的中點(diǎn)。 該隔離器180被適配成在所述站的雙極操作時(shí)斷開(kāi)。相互連接兩個(gè)極的線 路進(jìn)一步設(shè)置有在所述中點(diǎn)的兩側(cè)的隔離器182、 183。
還示出了如何布置多個(gè)直流測(cè)量設(shè)備來(lái)監(jiān)控DC中性設(shè)備的不同部 分的功能，如210所示。圖中還示出了用于電極線阻抗監(jiān)控的陷波濾波器 211和注入電路(injection circuit) 212。
該HVDC傳輸系統(tǒng)特別是中性設(shè)備的功能如下。在換流器站所屬的 HVDC傳輸系統(tǒng)的雙極操作期間，電流在具有閉合的DC斷路器131、 132 以及隔離器133、 136的第一電流路徑130中，以及還通過(guò)途經(jīng)閉合的DC 斷路器144、 145和隔離器146-149以及第二線路150的閉合的DC斷路 器151和隔離器152、 153的第二電流路徑，在兩個(gè)中性母線之間流動(dòng)。 然后隔離器160、 161斷開(kāi)，以使電極站與所述中性母線斷開(kāi)連接。現(xiàn)在 在雙極操作時(shí)沒(méi)有任何中斷(outage)的情況下維護(hù)該DC中性設(shè)備的所 有器件是有可能的。在使兩個(gè)中性母線之間的電流流過(guò)途經(jīng)第二線路150 的第二電流路徑時(shí)，可斷開(kāi)所述第一電流路徑130中的DC斷路器，并可 對(duì)其功能進(jìn)行測(cè)試或執(zhí)行對(duì)其的維護(hù)。在使兩個(gè)中性母線之間的電流流過(guò) 所述第一電流路徑130時(shí)也可檢查該第二電流路徑中的器件的適當(dāng)?shù)墓?能。還可檢查兩個(gè)電極線的器件并同時(shí)對(duì)一個(gè)電極線的器件執(zhí)行維護(hù)，而 不存在一個(gè)極的跳閘導(dǎo)致?lián)Q流器站的雙招J^閘的風(fēng)險(xiǎn)。在換流器站的雙極 操作期間執(zhí)行對(duì)例如DC斷路器131的維護(hù)時(shí)，在斷開(kāi)DC斷路器131之 后斷開(kāi)兩個(gè)隔離器133和134。相對(duì)應(yīng)的^Mt適用于DC斷路器132。
現(xiàn)在我們假定在極104上出現(xiàn)以上參照?qǐng)D3所述的接地故障。此時(shí) DC斷路器144斷開(kāi)，如果DC斷路器144重新閉合，以DC斷路器151 作為后備。此外，控制第一DC斷路器131斷開(kāi)，且當(dāng)這成功地使電流下 降到零時(shí)，隔離器133和134中的一個(gè)也斷開(kāi)。然而，如果第一DC斷路 器131未能斷開(kāi)，則第二DC斷路器132將用作后備，并^L控制以斷開(kāi)。 對(duì)于進(jìn)一步的后備，接地開(kāi)關(guān)170將如參照?qǐng)D3所述而作用。
閉合第一線路140、 141中的隔離器161、 162，使得來(lái)自中性母線112 的電流流到電極線連接部件142、 143并通過(guò)其流到電極站l卯。如果需 要DC斷路器151用作DC斷路器144的后備，DC斷路器151為上述目 的重新閉合。然而，如果在第一電極線191或與其相關(guān)聯(lián)的器件上出現(xiàn)接地故障，則中性母線112和電極線連接部件142之間的連接通過(guò)控制DC 斷路器151斷開(kāi)而斷開(kāi)，然后斷開(kāi)隔離器161、 152和153中的任意的隔 離器。如果另一方面在電極線192或與其相關(guān)聯(lián)的任何器件上出現(xiàn)接地故 障，接地開(kāi)關(guān)170將閉合，且然后隔離器162斷開(kāi)，所有來(lái)自中性母線 112的電流將被導(dǎo)向電極線連接部件142。在一個(gè)電極線中出現(xiàn)該接地故 障且在將其隔離后，例如約3kA的全電流(full current)仍然在另一個(gè) 電極線中流動(dòng)，從而由于根據(jù)本發(fā)明的電極線的尺寸設(shè)計(jì)，可傳輸?shù)扔谝?半的雙極功率的全單極功率。
故障部分一旦被隔離，就閉合隔離器180和隔離器182，用于電流到 極104的金屬回路(metallic return )，同時(shí)斷開(kāi)中性母線112到電極站l卯 的連接，以不將太多的電流導(dǎo)向電極站的地。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的HVDC傳輸系統(tǒng)，其與圖4中所 示的HVDC傳輸系統(tǒng)的不同之處^于具有相關(guān)聯(lián)的器件的三個(gè)電極線 連接到電極站，而不是兩個(gè)。因而第三電極線193連接到換流器站的DC 中性設(shè)備的電極線連接部件194，以任選地連接到兩個(gè)中性母線lll、 112 中的任意中性母線。將每個(gè)電極線191-193的尺寸設(shè)計(jì)為能夠傳輸所述全 電流的一半。這意味著如果在電極線191-193中的任意電極線上出現(xiàn)接地 故障，則在傳輸系統(tǒng)的單極操作時(shí)可將其隔離，并在其余兩個(gè)電極線的每 個(gè)中傳輸全電流的一半，從而該傳輸系統(tǒng)仍然可以傳送雙極功率的一半。 換流器站和電極站之間的距離越長(zhǎng)，本實(shí)施例相對(duì)于圖4中所示的實(shí)施例 越有利，因?yàn)榇藭r(shí)在本實(shí)施例中換流器站和電極站之間每長(zhǎng)度單位的距離 需要更少的通常為鋁的電極線材料。
本發(fā)明當(dāng)然不以任何方式限于上述實(shí)施例，相反，對(duì)本領(lǐng)域的普通技
術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的基本思想的情況下，對(duì) 實(shí)施例的許多可能的修改是明顯的。
例如有可能具有多于如圖4和圖5中所示連接的三個(gè)電極線，例如四 個(gè)電極線，每個(gè)都能夠傳輸所述全電流的三分之一。此外，本發(fā)明當(dāng)然還 覆蓋這樣的情況在任意電極線斷開(kāi)連接時(shí)，所述其余電極線能夠傳輸高 于所述全電流或8Mt低于全電流的電流，如卯％或以上。
例如有可能在所述第 一 電流路徑中具有串聯(lián)連接的除兩個(gè)之外的數(shù) 目的DC斷路器。
此外，例如可構(gòu)思出具有兩個(gè)以上的電極線連接部件，用于將具有相關(guān)聯(lián)器件的兩個(gè)以上的電極線連接到中性母線。
還應(yīng)該注意，本發(fā)明不限于附圖中所示的特定的中性母線設(shè)備，可構(gòu) 思出各種其它的中性母線設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種高壓直流傳輸系統(tǒng)，該高壓直流傳輸系統(tǒng)在雙極高壓直流傳輸線(3)的一端包括用于將所述傳輸線連接到交流系統(tǒng)(6)的換流器站(2)，所述站包括兩個(gè)換流器(8，9)，每個(gè)所述換流器具有直流側(cè)，該直流側(cè)一方面連接到處于高電勢(shì)的所述傳輸線的兩個(gè)極(104，105)中對(duì)應(yīng)的一個(gè)，另一方面連接到通過(guò)接地而處于零電勢(shì)的直流中性設(shè)備(10)的針對(duì)該極的中性母線(111，112)，所述直流中性設(shè)備(10)為所述換流器共用，并且每個(gè)所述換流器具有連接到所述交流系統(tǒng)的交流側(cè)，所述直流中性設(shè)備具有連接到電極線(191-193)的部件，且所述設(shè)備設(shè)置有第一直流斷路器，該第一直流斷路器使得在該站的雙極操作時(shí)從一個(gè)極的中性母線到另一個(gè)極的中性母線的第一電流路徑(130)能夠斷開(kāi)，以改變到所述站的單極操作，所述站還包括控制設(shè)備(200)，該控制設(shè)備(200)被適配成通過(guò)控制所述第一直流斷路器(131)斷開(kāi)所述兩個(gè)母線(111，112)之間的所述第一電流路徑并建立到所述電極線連接部件的電流路徑以將電流從所述一個(gè)極轉(zhuǎn)向所述電極線連接部件，來(lái)控制從雙極到單極操作的所述改變，所述傳輸系統(tǒng)還包括電極站(190)，用于在所述極中的一個(gè)極斷開(kāi)連接的換流器站的單極操作下電流從所述極中的另一個(gè)極的大地回路，所述電極站通過(guò)連接到所述連接部件的所述電極線連接到所述直流中性設(shè)備，所述高壓直流傳輸系統(tǒng)的特征在于，所述直流中性設(shè)備包括用于每個(gè)所述電極線(191-193)的單獨(dú)的所述電極線連接部件(142，143，194)，以及用于將每個(gè)中性母線(111，112)連接到所述電極線連接部件中的任意電極線連接部件的裝置，所述電極線(191-193)的尺寸被設(shè)計(jì)為能夠在所述換流器站的單極操作時(shí)，在任意的電極線斷開(kāi)連接時(shí)通過(guò)其余的電極線向所述電極站(190)傳輸基本上全電流，即與在換流器站的雙極操作時(shí)流過(guò)所述極的電流幅度相同的電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸系統(tǒng)，其中，所述傳輸系統(tǒng)對(duì)于所述 直流中性設(shè)備具有兩個(gè)所述電極線(191， 192)，每個(gè)所述電極線的尺寸被 設(shè)計(jì)為能夠單獨(dú)傳輸基本上所述全電流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸系統(tǒng)，其中，所述傳輸系統(tǒng)對(duì)于所述 直流中性設(shè)備具有至少三個(gè)所述電極線(191 -193)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳輸系統(tǒng)，其中，所述傳輸系統(tǒng)對(duì)于所述 直流中性設(shè)備具有三個(gè)所述電極線(191 -193)，每個(gè)所述電極線的尺寸被設(shè)計(jì)為能夠傳輸基本上所述全電流的一半。
5. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳輸系統(tǒng)，其中，所述用于連接 的裝置對(duì)于每個(gè)所述中性母線在第一線路(140， 141)中包括至少一個(gè)隔離 器(161， 162)和/或直流斷路器，且在第二線路(150)中包括至少一個(gè)隔離器 (152， 153)和直流斷路器(151),其中所述第一線路(140， 141)與包括所述第 一直流斷路器的所述第 一 電流路徑分離并將所述母線連接到與所述母線 相關(guān)聯(lián)的所述電極線連接部件(142, 143)中的一個(gè)，所述第二線路相互連 接所述兩個(gè)第一線路，比所述至少一個(gè)隔離器和/或直流斷路器的位置更 靠i^目對(duì)應(yīng)的母線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳輸系統(tǒng)，其中，所述用于相互連接的第 二線路設(shè)置有直流斷路器(151),直流斷路器(151)與其兩側(cè)上的隔離器 (152,153)串聯(lián)連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的傳輸系統(tǒng)，其中，所述用于連接的裝 置對(duì)于將中性母線(lll, 112)連接到所述電極線連接部件(142, 143)中的一 個(gè)的每個(gè)第一線路(140, 141)包括直流斷路器(144, 145)和隔離器(146-149)的串聯(lián)連接，所述直流斷路器(144， 145)和隔離器(146 - 149)比所述用 于相互連接的第二線路到該第 一線路的連接點(diǎn)更靠i^目對(duì)應(yīng)的中性母線。
8. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳輸系統(tǒng)，其中，所述直流中性 設(shè)備包括另外的第二直流斷路器(132)，該另外的第二直流斷路器(132)在 所述兩個(gè)中性母線之間的所述第 一 電流路徑(130)中與所述第 一直流斷路 器(131)串聯(lián)連接，以進(jìn)行所述站的雙極操作。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳輸系統(tǒng)，其中，所述第一電流路徑(130) 中所述第一(131)和第二(132)直流斷路器之間的中點(diǎn)通過(guò)第一隔離器(180) 連接到相互連接所述高壓直流傳輸線的所述兩個(gè)極(104, 105)的線(181) 的中點(diǎn)，所述第一隔離器^Jt配成在該站的雙極操作時(shí)斷開(kāi)，相互 連接所述兩個(gè)極的線在所述中點(diǎn)的兩側(cè)設(shè)置有隔離器(182， 183),且所述 控制設(shè)備被適配成控制所述第一隔離器(180)閉合以及連接到所述極中的 一個(gè)的隔離器閉合，以用于在所述一個(gè)極的跳閘之后在該站的單極操作時(shí) 電琉從另 一個(gè)極的金屬回路。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的傳輸系統(tǒng)，其中，所述直流中性設(shè)備 包括在所述第 一直流斷路器(131)和所述另外的第二直流斷路器(132)之間 的點(diǎn)連接到所述兩個(gè)中性母線(lll， 112)之間的所述第一電流路徑(130 )的接地開(kāi)關(guān)(170)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳輸系統(tǒng)，其中，所述控制設(shè)備被適配成 控制所述第 一線路和所述用于相互連接的第二線路的每個(gè)中的所述直流 斷路器(144,145,151)和隔離器(146-149,152,153)閉合，并通過(guò)所述第一 線路(140， 141)和所述用于相互連接的第二線路(150)建立兩個(gè)中性母線 (111, 112)之間的第二電流路徑，使得能夠在該站的雙極操作時(shí)維護(hù)所述 第一電流路徑(130)中的如直流斷路器(131,132)的器件。
12. 才艮據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳輸系統(tǒng)，其中，所述傳輸系統(tǒng) 被適配成將交流系統(tǒng)連接到雙極高壓直流傳輸線，該雙極高壓直流傳輸線 被適配成在其每個(gè)極和地之間的電壓超過(guò)200 kV,有利地超過(guò)500 kV, 優(yōu)選為600 kV-1500 kV,最優(yōu)選的為600 kV - 1000。
全文摘要
一種HVDC傳輸系統(tǒng)，在雙極HVDC傳輸線的一端包括用于將所述傳輸線連接到AC系統(tǒng)的換流器站。該站具有兩個(gè)換流器和對(duì)該換流器共用的DC中性設(shè)備。所述DC中性設(shè)備具有連接到電極線(191，192)的單獨(dú)的電極線連接部件(142，143)。電極線(191，192)的尺寸被設(shè)計(jì)為能夠在換流器站的單極操作時(shí)，在任意電極線斷開(kāi)連接時(shí)通過(guò)其余電極線將基本上全電流傳輸?shù)诫姌O站(190)。
文檔編號(hào)H02H7/12GK101297449SQ200680039734
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月18日
發(fā)明者烏爾夫·拉德布蘭特, 烏爾班·阿斯特倫 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司