具備無閉鎖穿越直流故障能力的直流自耦變壓器

李夢柏, 向 往, 左文平, 姚良忠, 林衛星,3, 文勁宇

(1. 強電磁工程與新技術國家重點實驗室(華中科技大學), 湖北省武漢市 430074;2. 新能源與儲能運行控制國家重點實驗室(中國電力科學研究院有限公司), 北京市 100192;3. 特變電工新疆新能源股份有限公司, 新疆維吾爾自治區烏魯木齊市 830011)

0 引言

隨著化石能源的逐漸枯竭和人們環境保護意識的逐漸提高,可再生清潔能源的研究與開發已迫在眉睫[1-2]。在可再生能源大規模遠距離傳輸中,高壓直流輸電(HVDC)技術有著輸電效率高、線纜造價低、功率調節快、可靠等優點,逐步成為較優選擇[3-4]。而隨著柔性直流輸電(VSC-HVDC)技術和模塊化多電平換流器(MMC)的發展,多端直流輸電(MTDC)及直流電網的概念被逐步提出[5-7]。直流電網具備將可再生能源與傳統能源廣域互聯的能力,可充分實現多種能源形式、多時間尺度、大空間跨度的互補[3-11]。

目前直流電網仍有幾個關鍵問題亟待解決。一是直流線路故障的快速檢測和隔離技術;二是要研制適用于直流系統的直流斷路器;三是要研發合適的直流變壓器[10]。中國提出利用VSC-HVDC技術將西南地區、三北地區和東部沿海地區的新能源連接成多個區域直流電網,再進一步利用電流源型直流輸電(LCC-HVDC)技術將直流電網輸出的大規模電力送往東部負荷中心[12-13]。直流變壓器是解決以上互聯問題的關鍵設備之一。

目前國內外專家學者已提出多種適用于不同場景的高壓大功率直流變壓器拓撲[14-20]。從能量轉換角度來看,以上直流變壓器全部傳輸功率均需經過兩級直流/交流變換,造成換流器容量大,運行損耗高等缺點。……