[发明专利]一种高压输电换流站过压保护装置

权利要求书

1.一种高压输电换流站过压保护装置，其特征在于，高压直流输电线路主要由三部分组成，分别是：将交流转换为直流的整流器、输电线路以及将直流转换为交流的逆变器；其中交流到中间直流母线的送端换流站具有交流供电系统、交流侧串联保护装置，换流变压器，换流阀以及换流阀组保护装置；交流侧串联保护装置具有串联电容器、金属氧化物限压器、火花间隙以及旁路开关构成，电容器、金属氧化物限压器、火花间隙以及旁路开关之间两两并联连接；换流阀组保护装置由金属氧化物限压器与火花间隙串联连接，同时，金属氧化物限压器与火花间隙串联连接后与晶闸管并联连接；

交流侧串联保护装置在正常工作时，闭合旁路开关，交流电流通过旁路开关进行流通，并通过换流变压器、换流阀进行电能的变换传输，当输电线路出现了较大的电流，如雷击产生的感应电流或线路中元件故障导致的短路引起的过载电流，此时，旁路开关，响应于该过载电流自动断开，电容器与金属氧化物限压器以及火花间隙接入电路中，电路中的电压加载在电容两端，当此时加载在电容两端的电压较低，即未达到金属氧化物限压器的导通电压时，电流通过电容器进行正常供电，提供给换流变压器及换流阀，

当加载在电容两端的电压达到一定阈值V1时，此时，金属氧化物限压器达到导通电压从而导通，并基于其工作特性进行大电流放电，从而消除电路中的过电压，当电压下降到低于金属氧化物限压器的导通电压值时，金属氧化物限压器不导通，表现为断开，此时，电容器正常工作，承载电路的电能传输，

当输电线路中出现了过电压V2，V2大于V1，且持续时间较长时，由于金属氧化物限压器的耐压等级的限制，其不一定能够承受该电压或大电流放电的速度无法消除该过电压时，与电容器及金属氧化物限压器并联连接的火花间隙导通，从而进行快速放电，从而消除该过电压，

当电压等级下降到过电压V2以下时，火花间隙不导通，金属氧化物限压器导通进行大电流放电，当电压下降到低于金属氧化物限压器的导通电压值时，金属氧化物限压器不导通，表现为断开，此时，电容器正常工作，承载电路的电能传输，

旁路开关的限流值以及电容器的容量、金属氧化物限流器的导通电压、耐压等级、火花间隙的导通电压、间隙进行相应设置；

所述阈值V1为额定电压的1.8倍，所述过电压V2为额定电压的5倍或以上。

2.如权利要求1所述的一种高压输电换流站过压保护装置，其特征在于，换流阀组保护装置在正常工作时，由晶闸管阀组进行电能的变换，由于金属氧化物限压器与火花间隙串联，因此表现出该与晶闸管并联的保护电路不导通，且泄漏电流较小，

当发生直流侧短路或雷击、接地故障时，直流侧电压超过额定值，晶闸管两端电压升高，当达到电压阈值时，火花间隙导通，此时晶闸管两端电压加载在金属氧化物限压器的两端，且金属氧化物限压器进入拐点，并进行大电流放电，从而吸收回路能量，此时，最大放电电流由火花间隙限制，从而能够进行电流的快速泄放，

同时，基于金属氧化物限压器与火花间隙的串联结构，使得避免直流的两根母线之间进行放电，即在金属氧化物限压器在电压下降到一定程度时，表现出一定的阻抗值，从而使得放电电压能够平稳变化，

同时，通过金属氧化物限压器消耗部分回路能量，提高该并联结构的耐压等级，在进行放电后，直流电压下降，金属氧化物限压器两端电压回到残压，火花间隙停止放电，此时吸能结束，恢复正常运行，

在进行换流阀组的吸能保护时，根据对晶闸管的耐压等级、金属氧化物限压器与火花间隙进行相应设置，

所述金属氧化物限压器与火花间隙的保护电压均为1.5倍额定电压。