一种应用于风电的低频输电系统的过电压保护装置 |
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| 申请号 | CN202410134501.2 | 申请日 | 2024-01-31 | 公开(公告)号 | CN117955066A | 公开(公告)日 | 2024-04-30 |
| 申请人 | 华北电力大学; 华能如东八仙角海上风力发电有限责任公司; 华能集团技术创新中心有限公司; | 发明人 | 詹花茂; 王士琪; 鲁丰源; 吴桐; 苏红宾; 王炜杰; 吴晨阳; 宋家辉; 谢伟华; 华夏; 胡皓; 卢文龙; 顾凡旻; 张旭光; 陈磊; 姚中原; 白亮; 张金旗; 孙捷; 朱天辰; 张天怡; 曲舒然; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种应用于 风 电的低频输电系统的过 电压 保护装置，涉及风电系统的低频输电领域，包括：第一避雷器至第六避雷器；第一避雷器一端连接于工频 变压器 电网 侧，另一端接地；第二避雷器一端连接于工频变压器与工频 断路器 之间的联络线上，另一端接地；第三避雷器一端连接于桥臂电抗器与换流 阀 之间，另一端接地；第四避雷器并联于换流阀两端；第五避雷器一端连接于低频变压器与低频断路器之间的联络线上，另一端接地；第六避雷器一端连接于低频变压器线路侧，另一端接地。该过 电压保护 装置降低了低频输电系统过电压 水 平。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种应用于风电的低频输电系统的过电压保护装置，其特征在于，包括：连接于低频输电系统上的第一避雷器至第六避雷器； |
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| 说明书全文 | 一种应用于风电的低频输电系统的过电压保护装置技术领域背景技术[0002] 随着社会经济的不断发展，人类对能源的需求量不断增大，而煤石油等化石能源为不可再生能源，随时间推移，储量会越来越少，且化石能源的大量应用，会对环境与气候产生不利影响。风电作为可再生的清洁能源，是未来能源的重要形式，且风电已在中国能源体系中占据重要地位。目前风力发电主要分为两种，一种为陆上风电，一种为海上风电。目前中国陆上风电的开发程度已较高，而海上风力资源丰富，推动海上风电发展，可缓解当前电力与环境保护之间的矛盾。 [0003] 目前中国海上风电主要以近海交流输电为主，但随着近海资源开发趋近饱和，海上风电逐步走向远海，而随着输电距离的增加，交流输电受到线路无功和电网稳定性等因素的制约。远海风电可采用直流输电技术，但换流站增加了直流输电的成本，且局限于点对点输送，可靠性低。在上述背景下，低频输电技术通过将输电频率降低至20HZ或50/3Hz，降低线路充电无功和线路阻抗，从而提升了交流输电的输送距离，提高了海上风电并网的可靠性与稳定性。 [0004] 过电压保护装置是柔性低频输电工程实施的关键技术，降低柔性低频输电系统的过电压水平可提升柔性低频输电系统运行的可靠性，并指导柔性低频输电设备的设计制造以及绝缘设计。 发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种应用于风电的低频输电系统的过电压保护装置，以解决风电低频输电系统过电压过高的问题。 [0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案： [0007] 一种应用于风电的低频输电系统的过电压保护装置，包括：连接于低频输电系统上的第一避雷器至第六避雷器； [0009] 所述第一避雷器的一端连接于所述工频变压器的电网侧，所述第一避雷器的另一端接地； [0010] 所述第二避雷器的一端连接于所述工频变压器与所述工频断路器之间的联络线上，所述第二避雷器的另一端接地； [0011] 所述第三避雷器的一端连接于所述桥臂电抗器与所述换流阀之间，所述第三避雷器的另一端接地； [0012] 所述第四避雷器并联于所述换流阀的两端； [0013] 所述第五避雷器的一端连接于所述低频变压器与所述低频断路器之间的联络线上，所述第五避雷器的另一端接地； [0014] 所述第六避雷器的一端连接于所述低频变压器的线路侧，所述第六避雷器的另一端接地。 [0016] 可选的，所述桥臂电抗器与所述换流阀构成组合结构；所述组合结构包括多个； [0017] 所述工频变压器的电网侧接入电网，所述工频变压器的阀侧与所述工频断路器的网侧相连接； [0018] 所述工频断路器的阀侧与多个所述组合结构的一端相连接； [0019] 多个所述组合结构的另一端与所述低频断路器的一端相连接； [0020] 所述低频断路器的另一端与所述低频变压器的一端连接； [0021] 所述低频变压器的另一端为所述低频变压器的线路侧，所述低频变压器的另一端与所述第六避雷器的一端相连接。 [0022] 可选的，所述组合结构包括3个； [0023] 每个组合结构包括3条支路；每条支路设有一个桥臂电抗器以及一个换流阀； [0024] 第一个组合结构中3条支路的一端相连接，且第一个组合结构中3条支路的一端与第二个组合结构中3条支路的一端以及第三个组合结构中3条支路的一端相连接； [0025] 第一个组合结构中第1条支路的另一端与第二个组合结构中的第1条支路的另一端以及第三个组合结构中的第1条支路的另一端相连接； [0026] 第一个组合结构中第2条支路的另一端与第二个组合结构中的第2条支路的另一端以及第三个组合结构中的第2条支路的另一端相连接； [0027] 第一个组合结构中第3条支路的另一端与第二个组合结构中的第3条支路的另一端以及第三个组合结构中的第3条支路的另一端相连接。 [0028] 可选的，所述组合结构中的所述桥臂电抗器设于所述换流阀的工频侧或低频侧。 [0029] 可选的，所述换流阀为模块化多电平全桥拓扑IGBT换流阀。 [0030] 可选的，所述低频输电系统，还包括：低频线路； [0031] 所述低频线路为低频架空线路或低频电缆线路。 [0032] 根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明实施例通过在低频输电系统上不同器件之间设置避雷器，当作用在避雷器上的电压达到其动作电压时，就会有电流流过避雷器，起到限制过电压的作用，电压降到避雷器动作以下，流过避雷器电流立即终止，不存在续流问题，从而降低了低频输电系统的过电压。附图说明 [0033] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0034] 图1为本发明所提供的一种应用于风电的低频输电系统的过电压保护装置结构示意图； [0035] 图2为本发明所提供的另一种应用于风电的低频输电系统的过电压保护装置结构示意图。 [0036] 符号说明： [0037] 1‑第一避雷器；2‑工频变压器；3‑第二避雷器；4‑工频断路器；5‑桥臂电抗器；6‑第三避雷器；7‑第四避雷器；8‑换流阀；9‑低频断路器；10‑第五避雷器；11‑低频变压器；12‑第六避雷器。 具体实施方式[0038] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0039] 本发明的目的是提供一种应用于风电的低频输电系统的过电压保护装置，能够降低低频输电系统的过电压。 [0040] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 [0041] 实施例1 [0042] 如图1所示，本发明提供了一种应用于风电的低频输电系统的过电压保护装置，包含第一避雷器1、第二避雷器3、第三避雷器6、第四避雷器7、第五避雷器10、第六避雷器12。第一避雷器1一端连接于工频变压器2电网侧，另一端接地，用于保护工频变压器2及工频变压器网侧设备；第二避雷器3一端连接于工频变压器2与工频断路器4之间的联络线上，另一端接地，用于保护工频变压器2及工频变压器阀侧设备以及桥臂电抗器5；第三避雷器6一端连接于桥臂电抗器5与换流阀8之间，用于保护桥臂电抗器5与换流阀工频侧设备；第四避雷器7并联于换流阀8两端，用于保护换流阀8；第五避雷器10一端连接于低频断路器9与低频变压器11之间，另一端接地，用于保护低频变压器11和低频变压器阀侧设备以及换流阀8； 第六避雷器12一端连接于低频变压器11线路侧，另一端接地，用于保护低频变压器11及低频变压器线路侧设备。 [0043] 当风电低频输电系统采用图2所示的拓扑结构时，过电压保护装置的设置如图2所示，包含第一避雷器1、第二避雷器3、第三避雷器6、第四避雷器7、第五避雷器10、第六避雷器12。第一避雷器1一端连接于工频变压器2电网侧，另一端接地，用于保护工频变压器2及变压器网侧设备；第二避雷器3一端连接于工频变压器2与工频断路器4之间的联络线上，另一端接地，用于保护工频变压器2和工频变压器阀侧设备以及换流阀工频侧设备；第三避雷器一端连接于换流阀8与桥臂电抗器5之间，用于保护桥臂电抗器与换流阀低频侧设备；第四避雷器7并联于换流阀8两端，用于保护换流阀8；第五避雷器10一端连接于低频变压器11与低频断路器9之间的联络线上，用于保护低频变压器11以及低频变压器阀侧设备；第六避雷器12一端连接于低频变压器线路侧，用于保护低频变压器11及变压器线路侧设备。 [0044] 在实际应用中，第一避雷器～第六避雷器均为无间隙氧化锌避雷器。无间隙氧化锌避雷器具有无间隙、无续流、残压低等优点，对过电压能迅速响应，放电无延迟，限制过电压效果好。 [0045] 在实际应用中所述桥臂电抗器5与所述换流阀8构成组合结构。 [0046] 在实际应用中，所述组合结构包括3个；每个组合结构包括3条支路；每条支路设有一个桥臂电抗器5以及一个换流阀8；第一个组合结构中3条支路的一端相连接，且第一个组合结构中3条支路的一端与第二个组合结构中3条支路的一端以及第三个组合结构中3条支路的一端相连接；第一个组合结构中第1条支路的另一端与第二个组合结构中的第1条支路的另一端以及第三个组合结构中的第1条支路的另一端相连接；第一个组合结构中第2条支路的另一端与第二个组合结构中的第2条支路的另一端以及第三个组合结构中的第2条支路的另一端相连接；第一个组合结构中第3条支路的另一端与第二个组合结构中的第3条支路的另一端以及第三个组合结构中的第3条支路的另一端相连接。 [0047] 在实际应用中，所述组合结构中的所述桥臂电抗器5设于所述换流阀8的工频侧或低频侧。 [0048] 在实际应用中，工频典型频率是50HZ，低频的典型频率是20HZ或50/3HZ，换流阀8采用模块化多电平IGBT全桥拓扑结构换流阀8，换流阀8子模块的典型工作电压是2.2kV，用于实现AC‑AC变频功能；低频线路为低频架空线路或者低频电缆线路。 [0049] 本发明降低了低频输电系统过电压水平，提高了低频输电系统的可靠性与经济性。 [0051] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。 |
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