[发明专利]特高压模块化多电平柔性直流输电中点接地方法

说明书

技术领域

本发明涉及特高压柔性直流输电领域，特别涉及一种特高压模块化多电平柔性直流输电中点接地方法。

背景技术

特高压直流输电技术是指500kv以及750kv交流和±500kv直流之上采用更高一级电压等级的输电技术，包括交流特高压输电技术和直流特高压输电技术两部分。国外研究特高压输电技术至今已有将近四十年的历史。不管是特高压直流输电还是特高压交流输电都是为了更好地提高输电能力，实现大功率的中、远距离输电，以及实现远距离的电力系统互联，建成联合电力系统。

我国地域辽阔，能源储备和电力负荷分布极不均衡。在电网建设中，能源分布和电力传输始终是一个需要综合考虑的问题。随着经济的发展，建立长距离、大容量、低损耗的输电系统已成为我国电网发展的必然。特高压交、直流输电网除了能实现电能大规模和远距离输送的需求外，还可以大幅度提高电网自身的安全性、可靠性、灵活性和经济性，具有显著的社会、经济效益。然而电网的运行电压等级越高，相应的技术要求也就越高。

特高压直流和交流输电各有优点，输电线路的建设主要考虑的是经济性，而互联线路则要将系统的稳定性放在第一位。比较而言，直流特高压定位于部分大水电基地和大煤电基地的远距离大容量外送；而特高压交流输电则定位于更高一级电压等级的网架建设和跨大区送电上。因此，根据中国的实际能源分布情况，特高压直流输电有着广阔的应用前景。特高压直流输电具有送电容量大、送电距离远等优点，在中国今后的能源流动中具有不可替代的地位。

目前，基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter)的高压直流输电技术得到了越来越多的关注和研究。与VSC-HVDC相比，基于MMC的HVDC(MMC-HVDC)系统在减少开关损耗、容量升级、电磁兼容、故障管理等方面具有明显的优势。

特高压柔性直流输电系统中，网侧的电压等级一般维持在110kV以上，所以一般都采用中性点直接接地的方式，其内部过电压很低，可采用较低的绝缘水平，从而使电网的造价降低。同时，在中性点直接接地系统中，接地电流较大，故障定位容易。

由于交流系统为直接接地系统，因此联接变压器的网侧必须采用Yn接线方式，而为了防止故障时直流系统的零序电流通过联接变压器进入交流侧，要求联接变压器阀侧为△接线。此时，需要单独设计柔性直流输电系统的接地。目前有加装接地变压器、线性电抗器或者饱和电抗器等几种方法。

采用接地变压器接地，且变压器中性点为高阻时，由于联接变压器可隔离零序，故障时的零序分量不会在变压器两侧之间传递。同时，由于高阻的作用，当发生直流单极接地故障时，中性点故障电流较小。

综上所述，现有的变压器接线方式和接地方式在无法有效一致故障电流。

发明内容

本发明的目的在于提供一种特高压模块化多电平柔性直流输电中点接地方法，解决了现有技术存在的上述问题。本发明联接变压器采用Ynyrd的中性点高阻接地方式，该方式通过增加一个三角形连接的第三绕组作为平衡绕组来解决早期的电力系统使用Yny接线变压器中的三次谐波损耗比较大的缺点。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

特高压模块化多电平柔性直流输电中点接地方法，包括如下步骤：

步骤(1)、Yny接线的变压器增加平衡绕组；

步骤(2)、平衡绕组容量和电压等级计算；

步骤(3)、中性点接地电阻参数设计。

步骤(1)所述的Yny接线的变压器增加平衡绕组是：增加一个三角形连接的第三绕组作为平衡绕组，使三次谐波电流在三角形连接的第三绕组中流动，该第三绕组的零序阻抗较小，因此损耗较小；

变压器的零序励磁电抗与变压器的铁芯结构密切相关；对于三个单相的组式和三相四柱式或三相五柱式，零序磁通的路径能在铁芯中形成回路，磁阻很小，零序励磁阻抗很大，在短路计算中可以当做X_m(0)≈∞，即忽略励磁电流，把励磁直路断开；

不对称短路时，零序电压或电势是施加在相线和大地之间的，只有中性点接地的星形接法(YN)绕组才能与外电路接通；由于三角形接法的绕组漏抗与励磁支路并联，不管何种铁芯结构的变压器，励磁电抗总比漏抗大很多，因此在短路计算中，当变压器有三角形接法绕组时，取X_m(0)≈∞；