[发明专利]全贯通式柔性交流牵引供电系统的大功率变流器接地方法

说明书

本发明公开了全贯通式柔性交流牵引供电系统的大功率变流器，适用于存在输入变压器、输出变压器将电网和接触网隔离的系统方案，一种常见的拓扑结构包括输入变压器、交直交多电平变流器和输出变压器，在全贯通式柔性交流牵引供电系统的变流器环节发生接地故障时，如果接触网上有不止一个在运行的牵引变流站，本发明选择的接地方法能有效抑制各元件的过流和过压情况，几乎不影响接触网的供电电压，同时可以被保护系统快速、准确识别并清除。

技术领域

本发明涉及轨道交通牵引供电技术领域，特别是涉及全贯通式柔性交流牵引供电系统的大功率变流器接地方法。

背景技术

传统铁路牵引供电方式中的电分相环节严重制约着高速、重载列车的安全可靠运行，同时还会给外部电网带来日益突出的负序、谐波等电能质量问题。

全贯通式柔性交流牵引供电技术通过多电平变流器技术，实现了供电网与接触网完全解耦，可使全线彻底取消电分相，提高接触网供电品质、供电可靠性和供电能力以及供电系统故障穿越能力，便于储能和新型绿色能源的接入，具有很好的发展前景，是未来轨道交通供电系统的发展趋势。接地方式直接影响全贯通式柔性交流牵引供电系统的大功率变流器的内部接地故障的故障特性。因此需要对全贯通式柔性交流牵引供电系统的大功率变流器接地方案进行研究，尤其是结构复杂的变流器环节的接地方式。牵引供电系统和电力系统的中压网络电压等级相近，有接地和不接地两种选择。如果选择不接地方式，发生接地故障时虽然可以带故障继续运行，但是弧光重燃过电压会危及绝缘薄弱的设备，这就需要装置整体的绝缘水平较高，所以一般要求装置接地。

全贯通式柔性交流牵引供电系统的大功率变流器的接地为整个系统提供了参考电位，有利于绝缘水平的设计。接地方式包括直接接地、经电阻或经消弧线圈接地，其中，经电阻或经消弧线圈接地都可以有效抑制故障电流，经消弧线圈接地还可以对分布电容电流进行过补偿，但是分布电容参数在设计阶段不准确且难以获得，所以消弧线圈的参数常常需要根据现场实际情况进行调整。因此本发明主要分析直接接地和经电阻接地这两种方案。

因此希望有一种全贯通式柔性交流牵引供电系统的大功率变流器接地方案，从直接接地和经电阻接地两种方式实现全贯通式柔性交流牵引供电技术，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明公开了一种全贯通式柔性交流牵引供电系统的大功率变流器接地方法，适用于存在输入变压器、输出变压器将电网和接触网隔离的系统方案，所述全贯通式柔性交流牵引供电系统一种常见的拓扑结构包括输入变压器、交直交多电平变流器和输出变压器，其特征在于，电网侧的输入变压器原边和接触网侧的输出变压器副边直接接地，输入变压器副边与输出变压器原边之间的变流器环节有且仅有一点接地，接地方式为经电阻小电流接地，接地位置位于变流器的背靠背阀组，接地点两侧的级联回路中各设置有1个电感，使得故障电流在开关器件的最大安全阈值内，背靠背阀组单元的数量为N，N为偶数，当接地点位于所述N个阀组的第N/2和第N/2+1个阀组级联侧之间时，变流器阀组的电位和绝缘特性对称，当2个电感和电阻相邻、以“T”字型接地时，电感对最多的故障点起到限流作用。

优选地，所述电感的最小值满足：在所述N个阀组闭锁之前，所述故障电流峰值小于所述开关器件的最大安全阈值；设输出变压器原边电压为U_s＝U_msinωt，逆变侧电流初值为I₀，开关器件可持续电流的最大安全阈值为I_max，从发生故障到阀组闭锁的时间为T_BLK，所述电感的最小值为公式(1)：

优选地,所述电阻的阻值确定方法包括：