[发明专利]一种直流电力系统用避雷器控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种直流电力系统用避雷器控制方法及装置，当出现电力系统过电压时，可控间隙的等离子体注入系统接收动作指令，向可控间隙持续喷射等离子体，等离子体射流喷射期间，可控间隙均处于自持的低电阻状态，将避雷器可控部分电压钳位至零，母线电压加载在避雷器固定部分两端。等离子体射流停止注入后，可控间隙绝缘恢复到未注入等离子体时的高电阻状态，母线电压加载在避雷器两端。本发明成本低，结构简单，可靠性高，在过电压倍数很低的情况下便能及时投入可控避雷器限压吸能，能有效实现可控避雷器稳态下低荷电率和暂态下低残压。

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，具体涉及一种直流电力系统用避雷器控制方法及装置。

背景技术

避雷器是电力系统中常见的电力设备，其作用是限制电力系统中的过电压。随着电网电压等级的提升以及直流输电的兴起，在很多情况下(如直流线路交流侧发生接地故障导致换向失败)现有常用的氧化锌避雷器限制过电压的性能达不到保护电力系统稳定运行的要求，为了获得更优异的过电压限制的性能，可以采用可控避雷器。

针对这一情况，现有可控避雷器的几种方案：

①避雷器的可控部分两端并联机械开关。其动作速度慢，难以快速响应；

②避雷器的可控部分两端并联半导体开关。半导体开关成本较高，且进入并维持低阻抗导通状态需要外部回路持续供给大于mA级的擎住电流电流，否则无法进入自持；

③避雷器的可控部分并联自击穿气体间隙。气体间隙的击穿取决于施加在间隙两端的电压，分散性较大。避雷器电压与系统电压有关，当系统电压较低时，避雷器的固定部分电阻极大，流经间隙的电流极小，使得间隙导通时间短，电弧无法自持；

④避雷器的可控部分并联气体触发间隙。强制触发的方式可控制间隙的导通，提高间隙的动作可靠性。但当系统电压较低时，由于避雷器的固定部分电阻极大，流经间隙的电流极小，间隙导通时间短、发生熄弧的问题仍未解决。

⑤避雷器的可控部分并联带RC续流回路的气体触发间隙。在强制触发间隙以后，通过RC续流回路放电可使间隙的电弧得以维持。RC续流回路影响避雷器的可控部分和固定部分的电压分压，且需要接入系统取能，难以平衡快速取能和提供足量续流的问题，受制于取能效率，存在动作死区。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种直流电力系统用避雷器控制方法及装置，可控间隙并联在避雷器可控部分两端，正常工况下无动作指令，可控间隙处于高电阻状态，可控间隙的电阻值远大于避雷器固定部分和避雷器可控部分的电阻值，母线电压加载在避雷器两端。当出现电力系统过电压时，可控间隙的等离子体注入系统接收动作指令，向可控间隙持续注入等离子体，等离子体注入期间，可控间隙均处于自持的低电阻状态，将避雷器可控部分电压钳位至接近于零，母线电压加载在避雷器固定部分两端。等离子体射流停止注入后，可控间隙绝缘恢复到未注入等离子体时的高电阻状态，母线电压加载在避雷器两端。可控间隙通过动态改变避雷器的伏安特性，限制电力系统过电压。可控间隙电阻状态切换的特性不依赖于外部回路提供能量，也不受制于外部回路参数的影响。其成本低，结构简单，可靠性高，能有效实现可控避雷器稳态下低荷电率和暂态下低残压。

本发明采用以下技术方案：

一种直流电力系统用避雷器控制方法，在母线和地线之间串联避雷器固定部分和避雷器可控部分，避雷器可控部分的两端并联可控间隙，可控间隙处于高电阻状态，可控间隙的电阻值远大于避雷器固定部分和避雷器可控部分的电阻值，母线电压加载在避雷器两端，当出现电力系统过电压时，可控间隙的等离子体注入系统接收动作指令，向可控间隙持续喷注入离子体，等离子体注入期间，可控间隙处于自持的低电阻状态，将避雷器可控部分电压钳位至零，母线电压加载在避雷器固定部分两端，等离子体射流停止注入后，可控间隙绝缘恢复到未注入等离子体时的高电阻状态，母线电压加载在避雷器两端，可控间隙通过动态改变避雷器的伏安特性限制电力系统过电压。