带静止无功补偿器功能的直流融冰装置过电压保护及绝缘配合

带静止无功补偿器(SVC)功能的直流融冰装置已经广泛应用于融冰装置的设计制造中。这种直流融冰装置兼具SVC和直流融冰2种功能,造成其2种工作模式下的稳态运行特点和故障过电压来源及幅值存在差异,对装置的控制保护系统和绝缘设计提出了不同的要求。为此,以典型参数的12脉动带SVC功能的直流融冰装置为研究对象,通过仿真建模,分析了装置的稳态运行特点、典型故障过电压及其影响因素。分析结果表明,2种工作模式的公共避雷器配置参数应以融冰模式的运行电压为参考,其最苛故障过电压来自融冰线路断线故障。在这种避雷器配置方案下,换流变压器阀侧和晶闸管两端的绝缘裕度在SVC模式下比在融冰模式下分别高10%和40%,符合装置运行于SVC模式时间远大于融冰模式的运行策略。     

大容量直流融冰兼静止无功补偿装置的研制与应用

研制了新型大容量直流融冰兼静止无功补偿器(SVC)装置。与小容量直流融冰装置相比,大容量直流融冰兼SVC装置具有以下特点:设备容量较大且具有SVC功能,一次结构上采用2台三绕组换流变压器,高压侧从高压电网直接受电,中压侧连接交流滤波器组,低压侧连接晶闸管阀组;通过14组三相电动隔离开关的位置变换和控制保护系统的功能切换,实现了融冰和SVC运行模式之间的自动切换,可尽量避免人工参与;由于设备应用场合重要性更高且需要长期运行,控制保护系统采用了双系统冗余配置,提高了设备的可靠性。现场应用表明,大容量直流融冰兼SVC装置在融冰模式运行时可有效解决大线径、长距离超高压线路的覆冰问题;在SVC模式运行时可有效提高电网电压的支撑能力。     

某500 kV变电站换流变阀侧电压互感器故障机理分析

某500 k V变电站融冰兼静止无功补偿装置(SVC)用换流变阀侧电压互感器(PT)发生故障,基于故障PT的解剖试验及系统运行情况的仿真数据,对PT的故障机理进行了分析,产生原因是由于大量的谐波及直流偏置分量,导致PT二次绕组绝缘损坏过热故障。提出通过加装滤波及直流偏置装置或改变PT的接线方式以及提高PT自身的绝缘水平、局部放电水平等措施来抑制故障的发生。     

一种直流融冰兼SVC阀组全工况运行试验系统

直流融冰兼静止无功补偿器（static var compensator,SVC）晶闸管阀组在直流融冰运行方式下和静止无功补偿运行方式下的运行工况完全不同,国内外尚无专门针对直流融冰兼SVC阀组运行试验的试验系统,给出了一种直流融冰兼SVC晶闸管阀全工况运行试验回路,分别介绍了该试验回路的主回路设计和控制系统设计。在此基础上完成了最大电流5 000 A、最大电压30 kV、最大故障电流100 kA的试验系统的开发,在该试验系统上完成了直流融冰兼SVC阀组的全部运行试验,试验结果表明,该试验系统能够满足用一套试验系来完成阀组在直流融冰模式和SVC模式下的所有运行试验,能够保证开发的直流融冰兼SVC阀组具备高可靠性。     

云广直流与天广直流换流变分接头控制功能对比和运维建议

针对云广直流与天广直流换流变分接头的控制功能,对比它们的换流变阀侧电压监视功能、阀避雷器过电压监视功能、阀组监视功能、分接头自动同步功能及分接头控制模式特点,并对云广直流和天广直流运行中存在的问题提出改进建议.     

逆变侧换流变压器网侧接地故障对差动保护影响分析

特高压直流输电系统逆变侧换流变网侧单相接地故障后,网侧电压跌落可能会引发直流系统换相失败,有直流分量流入换流变压器绕组,使变压器铁芯磁通发生偏移,引起换流变饱和,产生故障性涌流,进而影响其安全稳定运行。针对逆变侧换流变网侧单相接地故障产生的故障性涌流问题,通过开关函数理论讨论了换流阀正常换相以及换相失败两种情况下网侧故障电流特征,分析了逆变侧网侧单相接地故障后换流变磁通的变化情况。在此基础上,研究了电流互感器饱和对换流变差动保护的影响。结果表明,换流变网侧区内故障情况下,网侧电流互感器饱和,使得换流变差动电流二次谐波含量超过门槛值,导致差动保护误闭锁。最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了分析的正确性。     

±1 100 kV特高压换流站直流操作过电压研究

基于准东—四川±1100 kV特高压直流输电工程,详细分析了特高压直流换流站阀厅和直流场的操作过电压机理,并仿真计算了高压端Y/Y换流变阀侧绕组接地、低压端Y/Y换流变阀侧绕组接地、交流侧相间操作冲击、逆变侧失交流电源、全电压起动和逆变侧闭锁而旁通对未解锁等故障在换流站设备上产生的过电压值,给出了准东换流站相应避雷器承受的最大过电压和能量。计算结果可为该特高压工程换流站设备的绝缘配合及相关设备选型、试验提供重要依据。     

±800 kV特高压直流换流站最高端换流变阀侧避雷器保护研究

±800 kV直流输电工程与常规±500 kV直流输电工程换流站的避雷器保护方案存在一些不同点,在±800 kV直流输电工程换流站增加避雷器以进一步限制换流站内关键点的过电压水平就是不同点之一,其中包括在最高电位换流变阀侧增加避雷器(A2)对高压阀侧设备进行保护。笔者针对±800 kV特高压直流实际工程,重点分析研究了安装A2避雷器的必要性。选取典型工况在换流站高压端换流变阀侧有避雷器直接保护和无避雷器直接保护的两种方案下计算换流站相关点的过电压水平。结果表明,高压端换流变阀侧加装A2避雷器可直接保护高压端换流变阀侧,有效降低阀侧设备的绝缘水平,从而降低特高压直流工程换流变压器、高压套管等设备的制造成本和难度,因此是非常直接而可靠的保护方案。     

直流融冰装置开路试验原理与实践

为更好地指导开展南方电网直流融冰装置开路试验,研究了开路试验直流电压形成机理、交直流侧电压谐波特性、阀导通瞬间冲击电流、阀电压特性及阀关断状态电压上升率、开路电压控制功能和开路试验保护功能等,并推导出开路试验阀关断状态电压上升率计算公式。此外,介绍了桂林直流融冰装置、独山直流融冰装置和黎平直流融冰装置的开路试验功能和现场开路试验情况。     

融冰装置阀侧避雷器损坏技术分析

根据直流融冰装置整流变阀侧避雷器出现频繁动作和发热损坏的情况,依据现场故障录波装置及在Y接阀侧电压录波装置的故障波形分析,结合PSCAD建模仿真比对,找出避雷器的故障原因为设计参数选择与融冰装置的过冲电压之间绝缘配合差,阀侧避雷器在承受多次高于设计电压的换相过冲电压时,频繁吸收过冲电压能量加速避雷器阀片的性能老化,产生不可逆的损伤,并造成避雷器的热崩溃损坏。针对上述避雷器的损坏原因,搭建不同参考电压避雷器模型进行仿真分析,提出避雷器参数选择的建议。     

800kV浙西特高压直流换流站暂态过电压研究

基于溪洛渡—浙西800 kV特高压直流输电工程,对浙西换流站的暂态过电压和各避雷器的负载进行详细仿真计算分析。在交流侧选取了交流母线三相接地、交流相间操作冲击和失交流电源3种典型故障工况;直流侧选取了最高端换流变Y/Y绕组阀侧单相接地、低压端换流变Y/Y绕组阀侧单相接地和全电压启动3种典型故障工况进行研究。分析结果表明:失交流电源是交流侧的最严酷工况,交流母线过电压771 kV,通过交流母线避雷器A的最大电流0.14 kA,最大能量2.07 MJ;最高端换流变Y/Y阀侧单相接地在换流阀两端产生过电压375 kV,通过阀避雷器V1最大电流2.32 kA,最大能量6.73 MJ;低压端换流变Y/Y阀侧单相接地,阀避雷器V3通过最大电流1.04 kA,最大能量2.84 MJ;全电压起动在直流极母线上产生1 330 kV的过电压,避雷器DB通过最大电流0.56 kA,最大能量4.35 MJ。     

舟山多端柔性直流输电工程换流站内部暂态过电压

舟山多端柔性直流输电工程建成后将成为世界上第一个基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)的五端柔性直流输电工程。为研究各换流站的过电压水平,依托舟山多端柔性直流输电示范工程,详细分析了换流站交直流侧的过电压机理,建立了基于详细控制保护策略的五端柔性直流输电系统过电压仿真模型,计算了换流站联结变压器阀侧单相接地、桥臂电抗器阀侧单相接地、直流极线接地、直流平波电抗器阀侧直流母线接地和直流极间短路等故障在换流站关键设备上产生的过电压。结果表明：联结变压器阀侧交流母线上的最大过电压为360 kV;直流极线上的最大过电压为370 kV,直流平波电抗器阀侧直流母线的最大过电压为369 kV,避雷器CB和D承受的最大能量分别为1.258 MJ和1.655 MJ;星形电抗接地支路中性点上的最大过电压为188 kV;桥臂电抗器两端产生的最大过电压为235 kV。计算结果可为该工程换流站的绝缘配合研究以及相关设备的选型、试验等提供重要依据。     

换流变压器阀侧单相接地故障保护动作分析

文章系统分析了超高压直流输电系统的换流变压器阀侧发生单相接地故障时的特点,并讨论了相应的换流变压器差动保护和换流器差动保护的动作行为,最后运用EMTDC对CIGRE直流输电标准测试系统的整流侧和逆变侧换流变压器阀侧单相接地故障进行了仿真分析,研究了交直流保护系统的配合及相关的解决措施,完善了超高压直流输电系统的故障分析和保护配置。     

逆变侧换流变压器故障性涌流产生机理及其对差动保护的影响

针对特高压直流系统逆变侧阀侧接地故障可能引发换流变压器故障性涌流的问题,讨论故障位于不同电压等级换流桥以及不同时刻下阀桥通断情况的差异,分析换相失败后阀侧故障电流特征,阐述逆变侧故障性涌流产生机理及其特征。在此基础上,分析计及故障性涌流影响的换流变差动保护动作特性。研究结果表明,故障性涌流可能导致换流变区外转区内故障时差动保护误闭锁,针对该问题,根据故障时阀侧电流直流分量发生极性反转的特点,提出一种新的防止差动保护误闭锁的解决方案。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了理论分析的正确性。     

换流变压器在直流融冰装置中的作用研究

直流融冰是目前最为成熟和可行的融冰手段之一。文章在现有直流融冰技术的基础上,通过对直流融冰的最小融冰电流、直流融冰功率以及谐波电压的研究,分析使用和不使用换流变压器对直流融冰装置和交流线路的影响,为直流融冰的应用提供了一个新的思路。结合四川电网某融冰工程项目,使用PSCAD/EMTDC软件仿真得出使用换流变压器的工程实际应用条件和限制范围,研究成果成功应用在四川电网直流融冰项目设计工作中,可供今后工程参考。     

采用新型换流变压器及其滤波系统对换相失败的影响

分析了直流输电的换相失败机理及影响换相失败的因素。考虑到新型换流变压器及其滤波系统的阀侧滤波支路会对直流输电系统中各运行变量产生一定的影响,以实验室建立的直流输电系统模拟平台为研究对象,给出了新系统下阀侧无功补偿度的定义,当逆变侧采用新型换流变压器及其滤波系统后,详细分析了多种因素对逆变侧换相失败的影响并得出如下结论:阀侧无功补偿度对换相过程的改善能力不大;直流电流和换相电抗的增加会增大逆变器发生换相失败的几率;越前触发角的增大可有效降低逆变器发生换相失败的几率;不对称故障时,换相电压过零点的偏移会使得与发生单相接地短路相相连的逆变器上、下2个换流阀最易发生换相失败。最后,提出了新系统条件下避免发生换相失败的措施:增大越前触发角或关断角的整定值;适当降低换流变压器的换相电抗;保持换相电压的稳定。     

特高压直流输电系统换流站故障过电压研究

±800 kV特高压直流输电系统换流站内电容性和电感性组件较多,在发生短路故障时容易引起过电压现象。研究各种操作和故障情况下过电压的特性,保证系统的安全稳定运行非常重要。利用PSCAD仿真软件建立了±800 kV云南—广东特高压直流输电工程的模型,在换流站内选取了换流阀阀顶对中性母线短路故障和换流变压器阀侧单相接地两种典型故障工况进行了研究。结果表明阀顶对中性母线故障时非故障极线路过电压水平较高,在上组四个换流变压器阀侧绕组中高压端Y/Y绕组端子处单相接地时的过电压水平最高。     

一起35kV串联电抗器短路故障分析及保护建议

某500kV变电站一台主变的变低35kV侧曾经发生了一起电容器组串联电抗器短路着火的故障。初步分析认为是该串抗的A相发生了匝间短路。虽然该站的主变变低压侧均没有装设故障录波器,但通过对主变变中220kV侧的故障录波图采用对称分量法进行分析之后,可以间接地推断出当时故障发展的全过程,表明当时该串抗在匝间短路之后还发生了相间短路故障,并最终导致保护动作跳闸。文章还对电抗器的保护配置提出了建议。     

一起35kV串联电抗器短路故障分析及保护建议

某500kV变电站一台主变的变低35kV侧曾经发生了一起电容器组串联电抗器短路着火的故障。初步分析认为是该串抗的A相发生了匝间短路。虽然该站的主变变低压侧均没有装设故障录波器,但通过对主变变中220kV侧的故障录波图采用对称分量法进行分析之后,可以间接地推断出当时故障发展的全过程,表明当时该串抗在匝间短路之后还发生了相间短路故障,并最终导致保护动作跳闸。文章还对电抗器的保护配置提出了建议。