±800kV特高压直流开关场内避雷线间距分析

特高压直流开关场内设备对雷电流的耐受能力弱,因此对直流换流站的直击雷防护应采取比交流变电站更为严格的措施。针对此问题,采用雷电通道的分形模型分析了避雷针的保护范围,存在小电流绕击直流场设备的可能性,建议采用密集布置的平行避雷线对直流场内的设备进行保护。为了确定合理可靠的避雷线间距,根据站内设备耐受雷电流能力的不同,采用折线法、滚球法、先导发展法及分形方法等分区域对避雷线的保护间距进行了计算,分析比较了各种方法的分析结果,并提出了±800 kV特高压直流场内不同区域的避雷线间距推荐值,分析结果已用于我国向家坝-上海及锦屏-苏南±800 kV特高压直流场的避雷线设计。     

换流站直击雷防护设计分析

分析了两种广泛应用于变电站（换流站）的直击雷防护设计方法,即折线法和滚球法,认为对易于遭受雷击小电流绕击的超（特）高压换流站而言,基于电气几何模型的滚球法比传统的折线法更加合理有效。开发了基于电气几何模型的直击雷防护设计程序,并结合具体工程项目的设计,对该设计程序的适用性和有效性进行了验证。最后,总结了基于电气几何模型的滚球法的应用特点和设计经验。     

计及设备运行电压的特高压换流站直击雷防护设计方法

随着输电电压等级的提高,现有的避雷针保护范围计算方法逐渐显现出局限性,在对避雷针(线)保护理论分析的基础上,结合电气几何模型和先导传播模型,提出一种新型特高压换流站(变电站)的直击雷防护设计方法,该方法结合特高压换流站(变电站)内的设备避雷器设置情况,计算出设备所能承受的最大雷击电流,同时计及各个设备的高度和运行电压,并据此分别计算避雷针和被保护设备的击距。采用该方法对换流站进行直击雷防护设计,既能防护大的雷电流绕击到设备上,也能确保发生小雷电流绕击过电压在设备绝缘承受范围之内。同时,该方法可以降低避雷针的平均高度,减小避雷针的雷击率,有利于防护雷电造成的特高压换流站(变电站)的电磁干扰。     

葛洲坝换流站直流侧防雷保护的研究

利用电科院高压所开发的交流变电站、直流换流站雷电过电压计算程序,对葛洲坝换流站的雷电过电压和耐雷可靠性进行了计算分析。结果表明,直流滤波器高压串联电容器底部对地的冲击绝缘水平偏低,平波电抗器安装纵向并联避雷器后,其保护裕度大大提高。同时,解决好滤波器的底部绝缘问题,对单极金属返回运行和双极运行,葛洲坝换流站都具有相当高的耐雷可靠性。     

±800kV换流站的雷电侵入波过电压仿真分析

特高压直流换流站的绝缘配合对系统的安全运行和经济成本至关重要。为此,针对糯扎渡送电广东±800 kV特高压直流输电工程,采用PSCAD/EMTDC软件仿真分析受端换流站雷电侵入波过电压分布及其对设备雷电冲击绝缘水平的影响。建立了换流站各设备的雷电冲击暂态模型和交、直流侧进线段线路的频率相关模型,并选取合适的换流站运行方式进行仿真分析。采用先导发展法作为绝缘子串的闪络判据计算出交、直流侧输电线路进线段内反击和绕击耐雷水平,并由电气几何模型计算最大绕击电流。根据线路耐雷水平计算交、直流侧进线段内反击和绕击时雷电侵入波在换流站内设备上形成的最大过电压,校核设备雷电冲击绝缘水平,提出了改进措施。     

基于500 kV变电站的直击雷防护设计比较

折线法被广泛应用于500 k V交流变电站的直击雷防护,滚球法主要用于换流站。但根据中国南方电网有限公司规范要求,500 k V保底变电站应采用滚球法进行直击雷防护,与通用作法不同。在分析两种算法的计算原理基础上,并以500 k V保底变电站为例,分别采用折线法、滚球法进行整站与分区域的防雷保护范围计算,并分析比较两种方法的差异及原因。最后基于500 k V保底变电站,总结折线法、滚球法的应用经验,提出了防雷设计建议。     

±1100kV特高压直流换流站过电压保护和绝缘配合

为合理确定±1 100 kV特高压直流换流站的绝缘水平,基于准东—成都±1 100 kV特高压直流输电工程,根据特高压换流站的绝缘配合方法,对准东换流站的绝缘配合进行了研究。根据特高压直流换流站避雷器布置基本原则,并结合现有±800 kV特高压直流换流站的绝缘配合经验,提出了±1 100 kV准东换流站的避雷器布置方案,详细分析了换流站交流侧、阀厅、直流母线和中性母线等不同区域的过电压保护策略,最后根据推荐的设备绝缘裕度确定了换流站设备的绝缘水平,直流侧1 100 kV直流极线的雷电冲击和操作冲击绝缘水平推荐为2 600 kV和2 150 kV;直流极线平波电抗器阀侧设备和高压端Y/Y换流变阀侧设备的绝缘水平建议取为一致,雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平分别为2 500 kV和2 250 kV。研究结果对换流站设备的选型和制造具有重要指导意义,将为该特高压工程建设提供重要依据。     

高压直流换流站的雷电过电压保护

本文综合几年来电科院对高压直流换流站防雷保护的研究成果和国外高压直流输电工程的运行经验,对高压直流换流站中各主要设备上的雷电过电压及保护方式进行了全面分析,并推荐出典型的保护方案。     

1000kV特高压变电站防雷保护和设备绝缘水平

结合我国1000kV晋东南—荆门—南阳试验示范工程系统过电压的计算结果,论述了绝缘配合方法的原理,推荐了本工程变电站的设备绝缘水平。同时对我国已运行的500kV和750kV变电站的直击雷设计和运行经验进行了总结分析,并对1000kV特高压变电站直击雷防护中存在的一些特殊设计问题进行了计算研究,推荐了1000kV变电站对直击雷的防护方法。还对晋东南变电站、南阳开关站和荆门变电站雷电侵入波进行了模拟计算,计算出各种运行方式下变电站开关站的安全运行指标,并根据计算推荐了确保每个变电站安全运行年(1500～2000a)时的避雷器保护方案。     

± 1100 kV 换流站直流场防雷设计研究

±1100 kV是特高压直流输电工程中的全新电压等级,±1100 kV换流站设计尤其是换流站中直流场的设计面临许多全新的挑战。这里对防雷设计的方法进行了对比研究,确定使用滚球法进行防雷设计,同时提出了击距系数的取值,确定了直流场各个区域的击距。提出了±1100 kV换流站直流场防雷具有4个方面的特殊性:较大的空气净距要求与相对较小的雷电击距的矛盾;小雷电流保护区域范围扩大;直流场空间受限;难以确定"危险剖面"。通过上述研究提出了适用于±1100 kV换流站直流场,利用空间上多根相交或不相交的避雷线及耐受雷击较强的导体联合保护,构建一种具有空间层次结构的防雷方案。并提出了采用三维建模进行工程校验。     

Electromagnetic interference and shielding of valve hall in HVDC converter station

The electromagnetic interference (EMI) from the valve hall as an important consideration in the design of high voltage direct current (HVDC) converter stations is analyzed by electromagnetic field numerical method and measurements. By using moment method, the EMI filed strength level as well as radio interference level (RIL) of the valve hall during the normal operation are computed after an antenna model is built for the valve tower. According to the character of EMI obtained, the practical shielding measures for valve hall are discussed to satisfy the relative standards. The test results for the ±500 kV converter station show that both the numerical method and shielding technique used in this paper are practical.     

直流背靠背换流站设计探讨

结合西北与华中联网灵宝直流背靠背换流站工程的设计总结,分析了直流背靠背换流站工程设计中的特点,提出了直流背靠背换流站工程中需要探讨的问题和建议。     

昆柳龙多端直流稳定控制策略设计及系统构建

±800 kV昆柳龙多端直流工程共由昆北、柳州、龙门三座换流站组成,昆北站为LCC型直流送端换流站,柳州、龙门站为MMC-VSC型直流换流站,通常作为受端运行。昆柳龙直流工程中采用的8000 MW大容量输电设计,工程投产后对送受端电网的稳定特性影响显著。同时,三端直流故障后灵活的极间、站间功率转带功能也将增加稳定控制策略的复杂性。梳理了多端直流线路故障再启动、在线退站以及稳定控制措施的动作时序,分析了直流故障及恢复期间不平衡功率下系统稳定性的变化,提出了各端换流站在不同交直流故障下的稳定控制措施。最后,以南方电网年方式数据为基础,设置了不同类型故障算例进行仿真分析,提出并验证了昆柳龙多端直流稳定控制策略正确性和有效性,为多端直流稳定控制系统构建提供了技术依据和设计参考。     

国内已投运直流换流站的无功配置及运行现状

直流换流站无功补偿装置的占地和投资在整个换流站占有相当比重,站内无功配置方案的合理设计对换流站的总体优化设计、直流输电工程的技术经济性等具有重要意义。在总结国内已投运直流输电工程无功配置总体概况的基础上,调研和分析了现有直流换流站交流母线运行电压、无功补偿设备投切和故障等情况的,评估和总结了直流工程无功补偿配置在工程设计阶段与运行阶段的衔接性,提出了直流换流站无功配置设计原则的进一步优化建议。     

±500kV团林换流站的自主化设计

介绍了荆门—上海直流工程±500kV团林换流站的设计原则,分析总结了团林换流站的设计特点,为高压、特高压直流换流站的设计提供借鉴。     

±500kV穆家换流站设计原则及自主化设计特点

±500 kV呼伦贝尔-辽宁直流输电工程是我国首个采用直流输电技术的煤电基地电力外送工程,同时也是我国首个完全自主研究、设计、制造、建设及调试的±500 kV直流工程.该工程由两端换流站、908 km线路及配套通信工程组成,工程设备国产化率达到100％.介绍了呼伦贝尔—辽宁直流输电工程受端±500 kV穆家换流站的主要设计原则,总结了±500 kV穆家换流站的主要设计特点,并对主要创新点进行了详细分析.通过对穆家换流站的总结,期望对高压直流换流站乃至特高压直流换流站的设计有一定的帮助和借鉴作用.     

多馈入高压直流输电系统中功率倒向问题

高压直流输电系统逆变侧电力系统发生故障时,可能导致换流站出现线路的功率倒向。介绍了传统功率倒向的发生原因及解决方法,针对多馈入直流系统,建立了交直流互联系统EMTDC仿真模型。对于逆变站交流侧各种故障以及直流输电线路故障进行了分析。研究表明,在电气距离较近的多馈入直流系统交流侧发生严重故障时,可能导致两换流站同时发生换相失败,并导致换流站邻近多条交流线路发生功率倒向,纵联方向保护可能误动;直流线路故障一般不易引起功率倒向。对换相失败导致的功率倒向发生机理进行了阐述,故障恢复时无功需求急剧增加是倒向的主要原因。针对纵联方向保护易误动提出了实用的解决方案。     

核电站制氯站防雷设计优化方案

核电站制氯站防雷设计的重点是安全性。以某2×1000MW核电站为例,参考制氢站的设计标准并结合同类已运行核电站的经验提出核电站制氯站防雷设计优化方案,内容包括避雷针设计、接地及防雷电感应设计。此方案突出了安全可靠性,兼顾了经济合理性,可供同类工程参考。     

MMC-HVDC系统阀区单相接地故障定位研究

模块化多电平的直流输电系统(MMC-HVDC)换流变压器阀侧中性点采用大电阻接地。任何一换流站阀侧发生单相接地故障后,导致两个换流站的中性点电流幅值和相位均相等。两个换流站都触发中性点过流保护元件动作,无法准确定位故障位置,对后续的柔直检修工作带来极大困扰。针对此问题,深入分析了阀侧单相故障产生的故障电流通道机理,指出一条放电回路为非全相放电通道,结合柔直的平衡性控制特点,该通道即不可控制通道;另一条零序放电回路为故障放电通道。提出了在一侧换流站增加零序补偿策略,该策略在原调制电压上叠加零序电压,导致两换流站中性点电流出现差值而实现故障准确定位。新策略不增加任何测量装置,简单可靠,易于实现。最后通过RTDS试验平台验证所提策略的正确性。     

高压直流换流站内融冰装置的交流滤波系统设计

直流融冰装置是冰期保证电网安全稳定运行必不可少的设备。本文重点针对高压直流输电系统换流站内融冰装置设计的特殊场景,研究了融冰装置对融冰交流母线电能质量、直流换流站交流母线电能质量、换流站交流滤波器设备的影响,提出了换流站内融冰装置的交流滤波系统的设计原则和方法,并通过设计实例和仿真验证了所提出方法的有效性。本文提出的方法能够有效降低融冰装置对直流换流站的电能质量和设备的影响,保证高压直流输电系统和融冰装置的安全稳定运行。