[发明专利]采用电压源换流技术提高交流线路传输能力的输电系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种采用电压源换流技术提高交流线路传输能力的输电系统。

背景技术

城市用电负荷的不断增加要求电网规模与传输容量保持持续发展，然而新增输电走廊面临越来越多的经济与环保限制，尤其是大型城市中心区域，增加传统架空输电线路不符合城市规划要求，新增地下电缆也受到多方限制。由于交流系统的绝缘按照电压峰值设计，而传输容量是由电压有效值决定，且长距离交流电缆线路会出现电容电流占用电缆芯线全部有效负载能力的情况，因此将交流电缆线路改造为直流运行不仅能够消除了交流系统对功率潮流的限制，而且输电容量也将增大。近年来，依托电力电子技术的飞速发展，高压大功率换流器为交直流运行方式的转换提供了经济有效的技术手段。面对新增输电走廊越来越困难、负荷水平日益增长的矛盾，将现有交流线路转换为直流运行，在免去新建输电走廊的同时提升电能输送能力，为上述问题提供了经济有效的解决方案。

针对交流线路直流转换的研究近年来得到国内外研究机构的一致关注。针对如何充分利用数目为奇数的三相交流线路的输电能力的问题，有文献提出了几种解决方案。Barthold提出一种将三相交流线路改造为三极直流输电的方案，通过第3极采用双向晶闸管实现电流双向导通，周期性分担其他两极的电流以最大化输电能力，但与传统HVDC一样不可避免的需要配备大量无功补偿设备。ABB公司提出一种将三相交流线路改造为柔性直流输电的方案，采用一个额外相支路将第三极导线周期性的连接到第1极导线或第2极导线，从而利用第3极导线传导电流，但不能实现线路损耗在三条导线之间的均匀分配。随着负荷的增大，该方案第1极和第2极导线首先达到热稳定极限，无法充分利用第3极导线的热稳定极限。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种采用电压源换流技术提高交流线路传输能力的输电系统，该输电系统利用了电压源换流器电流双向导通能力，配合开关切换装置，很好的解决了交流线路改造成直流线路的导线利用率和无功补偿等问题，为解决大型城市负荷日益增长与新建线路日趋困难的矛盾具有重要意义。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

采用电压源换流技术提高交流线路传输能力的输电系统，其特征在于，所述输电系统采用三条导线及每条导线两端的电压源换流器构成三极接线形式。

优选的，所述三条导线采用三相交流架空线路或电缆，对应于所述输电系统的第1极导线、第2极导线和第3极导线。

优选的，其中一极接线包括第1极导线和电压源换流器；

所述第1极导线两端对称设置有电压源换流器；

所述第1极导线两端分别与所述电压源换流器的直流钳位电容正极连接；所述直流钳位电容负极接地。

优选的，另一极接线包括第2极导线和电压源换流器；

所述第2极导线两端对称设置有电压源换流器；

所述第2极导线两端分别与所述电压源换流器的直流钳位电容负极连接；所述直流钳位电容正极接地。

优选的，第三极接线包括第3极导线、开关切换装置和电压源换流器；

所述第3极导线两端对称设置有开关切换装置和电压源换流器；

所述第3极导线两端通过开关切换装置分别与电压源换流器的直流钳位电容正极连接；所述直流钳位电容负极接地；或

所述第3极导线两端分别通过开关切换装置与电压源换流器的直流钳位电容负极连接；所述直流钳位电容正极接地。

较优选的，所述开关切换装置用于实现第3极导线电压极性的反转；其采用机械投切开关、晶闸管投切开关或基于可关断器件的开关装置。

较优选的，所述第1极导线、第2极导线和第3极导线的接地点连接。

优选的，所述输电系统包括六个电压源换流器；所述电压源换流器采用基于可关断电力电子器件的电压源型AC-DC换流器；

其中首端三个电压源换流器的交流侧分别通过换流变压器或电抗器并联接入交流系统的同一母线，或不同母线；首端三个电压源换流器指的是整个输电系统左端的三个电压源换流器；

其中末端三个电压源换流器的交流侧分别通过换流变压器或电抗器并联接入交流系统的同一母线，或不同母线。末端三个电压源换流器指的是整个输电系统右端的三个电压源换流器。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明提供的采用电压源换流技术提高交流线路传输能力的输电系统，能够很好的解决三相交流线路，尤其单回三相交流线路改造为直流输电后的导线利用率问题。