[发明专利]一种柔性直流系统的接地方法和装置

说明书

本申请中公开了一种柔性直流系统的接地方法和装置，该接地方法在柔性直流系统执行，包括步骤：设置至少一端的换流站柔直变压器阀侧绕组为Yn接线；在所述至少一端的换流站柔直变压器阀侧绕组中性点的接地回路中设置中性点电阻和中性点电抗器串联接地，以限制入地回路中的三次谐波的电流值。采用本申请提供的接地方法，仅需要经一台中性点电抗器和一台中性点电阻器接地，设备简单，绝缘要求低，解决了对称单极结构的柔直工程中使用三次谐波注入调制方法时的接地难题。

技术领域

本申请涉及柔直系统设计技术领域，尤其涉及一种柔性直流系统的接地方法和装置。

背景技术

接地方式的选择是柔直系统设计中的关键问题，接地的作用为在稳态时对电压起到钳位作用，在接地故障时提供零序通路，并配合提供检测信号，而接地点一般设置在柔性直流系统直流侧或柔直变压器阀侧。

在不设置柔直变压器阀侧接地点的情况下，直流极对地电压受直流极线对地电阻或电容控制。如果阀侧和直流侧都不设置接地点(直流侧不设单独的接地电阻或接地电容)，两极直流对地电压实际受直流母线对地杂散参数控制。如两极对地杂散参数对称性不够好，两极对地电压就不能平衡。因此阀侧和直流侧都不接地是不可靠的。

现有的接地方式通常可以包括柔直系统变压器阀侧或直流侧，而设置在柔直系统直流侧的接地方式主要有以下几种：

参见图3所示的接地方式一(联接变YnD+直流接地电阻)，直流侧通过直流接地电阻接地，会造成长期有功损耗，存在散热问题；需要综合考虑稳态损耗和接地效果。直流接地电阻不够大将造成较大的稳态有功损耗，阻值太大时近似不接地，无法保证接地效果。且接地故障时对保护可靠性有影响。直流侧接地故障时无零序通路，故障检测量单一(仅电压信号)，保护不好配置。

参见图4所示的接地方式二(联接变YnD+直流接地电容)，直流侧通过直流电容接地，无长期稳态有功损耗，高压电容器造价占地将较高。直流侧接地故障时无零序通路，故障检测量单一(仅电压信号)，保护不好配置。

而对于上述两种直流侧接地方式一和二，电阻值和电容值的选取必须考虑到杂散参数的影响，且两极对地电阻或电容误差小，才能保证两极电压具有较好的平衡性。并且直流侧接地故障时无零序通路，保护不好配置，目前工程中一般采用设置在柔直系统变压器阀侧的接地方式。

设置在柔直系统变压器阀侧的接地方式主要有以下几种：

采用附图5中的接地方式三(联接变YnD+阀侧母线星形电抗+中性点接地电阻)，在直流接地故障时可以提供通路，在星形电抗中性点处串联一个电阻，可以有效地抑制零序分量电流。为了降低在运行中的无功损耗，要求电抗器电感值尽量大。采用该接地方式，需要增设设备较多，电抗器电压等级和绝缘水平较高，影响造价，且占地面积较大。

采用附图6中所示的接地方式四(联接变DYn+阀侧中性点接地电阻)，在运行过程中稳态损耗相对较低，造价难度低，同时可以限制短路电流。对于网侧高电压等级的换流站，采用D接线将大大提高绕组的绝缘水平，提高联接变制造难度和造价难度，运输尺寸可能不能满足运输界限的要求。并且有载分接开关配置复杂，变压器结构复杂而且经济性差。

因此对于网侧高电压等级的换流站，可采用附图7中所示的接地方式五(联接变YnYn+阀侧中性点接地电阻)，在网侧和阀侧均采用Yn绕组，网侧中性点直接接地，阀侧采用中性点经高阻接地。因此换流变网侧低电压等级的对称单极柔直适用于这种接地方式四(联接变DYn+阀侧中性点接地电阻)，换流变网侧高电压等级的对称单极柔直适用于接地方式五(联接变YnYn+阀侧中性点接地电阻)。

但是在使用三次谐波注入调制方式时，柔直变压器阀侧交流相电压中包含三次谐波，柔直变压器阀侧接地回路也将流过三次谐波电流。若采用接地方式四和接地方式五，三次谐波电流在中性点接地电阻上会带来明显的持续有功损耗，因此相关接地方式并不适用。接地方式三(联接变YnD+阀侧星形电抗+中性点接地电阻)可用，但是其存在设备数量多、技术参数要求高等特点。