一种换流子模块、换流阀以及海上风电过电压抑制系统的制作方法

    专利2025-03-20  23


    本申请涉及换流阀过电压抑制,具体涉及一种换流子模块、换流阀以及海上风电过电压抑制系统。


    背景技术:

    1、如今各行各业的通电需求在不断变大,尤其在海上风电领域,海上风电送出用对称单级直流系统的海上换流站,该换流站一般采用两台及以上互为热备用的联接变进行并联,因此换流站在直流运行期间若在线投退变压器则需要操作换流站中的断路器和隔离开关,在操作隔离开关过程中可能会产生特快瞬态过电压,特快瞬态过电压会对与换流站中的换流阀产生影响,使换流阀分压不均,在换流阀的在某些子模块上产生过压,导致子模块元件损坏,尤其容易损坏子模块中的晶闸管,因此需要对特快瞬态过电压进行抑制,以保护晶闸管。

    2、现有的对特快瞬态过电压进行抑制的方式通常是在换流阀的外侧加装一个抑制设备。但是在换流阀外侧加装抑制设备需要一个比较大的装置来支撑,并且其在外部会长期受到外界自然环境影响,容易损坏。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,本申请提供了一种换流子模块、换流阀以及海上风电过电压抑制系统,用于解决现有的对特快瞬态过电压进行抑制的方式容易造成设备损坏的问题。

    2、为实现以上目的,现提出的方案如下:

    3、第一方面,一种换流子模块,包括:第一接线端、第二接线端、快速旁路开关k、晶闸管t1、电压抑制元件、第一换流器s1、第二换流器s2、电阻r和电容c;

    4、所述第一接线端与所述快速旁路开关k的一端连接,所述快速旁路开关k的另一端与所述第二接线端连接;

    5、所述快速旁路开关k的一端还与所述晶闸管t1的正极连接,所述晶闸管t1的负极与所述电压抑制元件的一端连接,所述电压抑制元件的另一端与所述快速旁路开关k的另一端连接;

    6、所述晶闸管t1的正极还与所述第二换流器s2的一端连接,所述第二换流器s2的另一端与所述晶闸管t1的负极连接;

    7、所述晶闸管t1的正极还与所述第一换流器s1的另一端连接,所述第一换流器s1的一端与所述电阻r的一端连接,所述电阻r的另一端与所述第二换流器s2的另一端连接;

    8、所述电阻r的一端还与所述电容c的一端连接,所述电容c的另一端与所述电阻r的另一端连接。

    9、优选地,所述电压抑制元件为电抗器。

    10、优选地,所述电压抑制元件为μh级电抗器。

    11、优选地,所述第一换流器s1和第二换流器s2均为电压源型换流器。

    12、优选地,所述第一换流器s1和第二换流器s2均为反并联二极管。

    13、优选地,所述第一换流器s1和第二换流器s2的耐受电压值均为4.5v、电流典型值为2ka或3ka。

    14、优选地,所述晶闸管t1的耐受电压为4.3kv。

    15、优选地,所述电阻r为均压电阻,阻值为30kω;所述电容c为直流电容器,其电容值为10mf。

    16、第二方面,一种换流阀,包括n个串联的如第一方面任一项所述的换流子模块;

    17、第i个换流子模块的第二接线端与第i+1个换流子模块的第一接线端连接,i=1,…n-1。

    18、第三方面,一种海上风电过电压抑制系统,包括交流母线、第一联接变压器、第二联接变压器、第一gis、第二gis、直流线路和如第二方面所述的换流阀;

    19、所述第一gis通过所述交流母线接于风电场,所述第二gis连接所述换流阀,在所述换流阀的直流侧线路处接有所述直流线路;

    20、所述第一gis包含若干个第一断路器、若干个第二断路器、若干个第一隔离开关和若干个第二隔离开关;

    21、所述第二gis包含若干个第三断路器、若干个第四断路器、若干个第三隔离开关和若干个第四隔离开关;

    22、各个所述第一断路器、各个所述第一隔离开关、第一联接变压器、各个所述第三隔离开关与各个所述第三断路器串联连接构成第一串联电路;

    23、各个所述第二断路器、各个所述第二隔离开关、第二联接变压器、各个所述第四隔离开关与各个所述第四断路器串联连接构成第二串联电路;

    24、所述第一串联电路与所述第二串联电路并联。

    25、从上述技术方案可以看出,本申请提供了一种换流子模块,其包含第一接线端、第二接线端、快速旁路开关k、晶闸管t1、电压抑制元件、第一换流器s1、第二换流器s2、电阻r和电容c;通过所述第一接线端与所述快速旁路开关k的一端连接,所述快速旁路开关k的另一端与所述第二接线端连接;所述快速旁路开关k的一端还与所述晶闸管t1的正极连接,所述晶闸管t1的负极与所述电压抑制元件的一端连接,所述电压抑制元件的另一端与所述快速旁路开关k的另一端连接;所述晶闸管t1的正极还与所述第二换流器s2的一端连接,所述第二换流器s2的另一端与所述晶闸管t1的负极连接;所述晶闸管t1的正极还与所述第一换流器s1的另一端连接,所述第一换流器s1的一端与所述电阻r的一端连接,所述电阻r的另一端与所述第二换流器s2的另一端连接;所述电阻r的一端还与所述电容c的一端连接,所述电容c的另一端与所述电阻r的另一端连接。该方案通过在换流子模块中增加一个电压抑制元件来精确抑制晶闸管两侧的特快瞬态过电压,并且让多个换流子模块进行串联,以得到一种换流阀,以在换流阀内部实现抑制功能,不需要在换流阀外部额外增设大型装置或设备,还提供一种海上风电过电压抑制系统,可以减小整个海上风电过电压抑制系统的体积,减少海上平台空间的占用,以低成本、高效的方式保护晶闸管。



    技术特征:

    1.一种换流子模块,其特征在于,包括:第一接线端、第二接线端、快速旁路开关k、晶闸管t1、电压抑制元件、第一换流器s1、第二换流器s2、电阻r和电容c;

    2.根据权利要求1所述的换流子模块,其特征在于,所述电压抑制元件为电抗器。

    3.根据权利要求1所述的换流子模块,其特征在于,所述电压抑制元件为μh级电抗器。

    4.根据权利要求1所述的换流子模块,其特征在于,所述第一换流器s1和第二换流器s2均为电压源型换流器。

    5.根据权利要求1所述的换流子模块,其特征在于,所述第一换流器s1和第二换流器s2均为反并联二极管。

    6.根据权利要求1所述的换流子模块,其特征在于,所述第一换流器s1和第二换流器s2的耐受电压值均为4.5v、电流典型值为2ka或3ka。

    7.根据权利要求1所述的换流子模块,其特征在于,所述晶闸管t1的耐受电压为4.3kv。

    8.根据权利要求1所述的换流子模块,其特征在于,所述电阻r为均压电阻,阻值为30kω;所述电容c为直流电容器,其电容值为10mf。

    9.一种换流阀,其特征在于,包括n个串联的如权利要求1-8任一项所述的换流子模块;

    10.一种海上风电过电压抑制系统,其特征在于,包括交流母线、第一联接变压器、第二联接变压器、第一gis、第二gis、直流线路和如权利要求9所述的换流阀;


    技术总结
    本申请公开一种换流子模块、换流阀以及海上风电过电压抑制系统,换流子模块包含第一和第二接线端、开关、晶闸管、电压抑制元件、第一和第二换流器、电阻和电容;第一接线端与快速旁路开关的一端连接,另一端与第二接线端连接;快速旁路开关的一端还与晶闸管的正极连接,负极与电压抑制元件的一端连接,电压抑制元件的另一端与快速旁路开关的另一端连接;晶闸管的正极还与第二换流器的一端连接,第二换流器的另一端与晶闸管的负极连接;晶闸管的正极还与第一换流器的另一端连接,第一换流器的一端与电阻的一端连接,电阻的另一端与第二换流器的另一端连接;电阻的一端还与电容的一端连接,另一端与电阻的另一端连接。

    技术研发人员:秦康,卢毓欣,辛清明,赵晓斌,徐迪臻,冯俊杰,黄碧月,张依宁
    受保护的技术使用者:南方电网科学研究院有限责任公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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