特高压混合直流工程LCC换流阀短路保护优化研究

首先基于昆柳龙直流工程与云广直流工程控制保护系统RTDS仿真实验数据,通过对比分析阀区故障时的故障特征及换流阀短路保护的动作特性,发现传统LCC换流阀短路保护判据在特高压混合直流系统中存在误动的风险。根据特高压混合直流系统与常规直流输电系统在系统结构和运行特性上的不同,分析出传统LCC换流阀短路保护判据直接应用于特高压混合直流系统时存在的缺陷。针对这一缺陷,改进了LCC换流阀短路保护判据,并通过仿真分析验证了新判据的有效性,为特高压混合直流输电工程的送端常直阀短路保护提高了有效的解决方案。     

直流输电系统换流变压器短路阻抗的选择

换流站主回路参数关系到整个直流输电系统的运行性能和技术经济指标,是直流输电系统设计的主要部分。为此,针对直流输电系统换流站主回路中换流变压器短路阻抗的参数选择原则及方法进行了相关研究。综合考虑各项制约因素,归纳出选择换流变压器短路阻抗时所需遵循的原则,即满足晶闸管换流阀的浪涌电流水平要求、换流器消耗的无功功率最小、及换流站成本最低。重点推导了表征晶闸管换流阀最大短路冲击电流与换流变压器短路阻抗之间关系的公式,并定性分析了换流变压器短路阻抗的大小对换流站总体费用的影响。研究结果表明,换流阀的浪涌电流水平是选择短路阻抗时的决定性因素,换流变压器最佳短路阻抗值应根据换流阀的浪涌电流水平进行选择。最后,葛南直流输电工程的实例验证了所提出的换流变压器短路阻抗选择原则的合理性。     

高压直流输电换流变压器参数确定方法

换流变压器是直流输电系统中必不可少的重要设备, 其参数选择的合适与否关系整个直流输电系统的运行性能和技术经济指标。根据换流阀的浪涌电流水平,结合交流侧最大三相短路容量和直流系统的额定直流电压、电流计算最小的换流变压器短路阻抗,在数学上推导了短路阻抗的计算公式,避免了工程上反复迭代的过程。实际工程采用的短路阻抗值在此基础上考虑一定的裕度,然后基于该值再计算阀侧额定电压、额定容量等参数。以整流侧定电流逆变侧定电压控制方式为例,考虑系统参数及相关的测量误差,详细论述了换流变压器最小最大档位的计算过程。最后通过一个工程实例验证了该计算方法的合理性。     

高压直流输电换流变压器参数确定方法

换流变压器是直流输电系统中必不可少的重要设备,其参数选择的合适与否关系整个直流输电系统的运行性能和技术经济指标.根据换流阀的浪涌电流水平,结合交流侧最大三相短路容量和直流系统的额定直流电压、电流计算最小的换流变压器短路阻抗,在数学上推导了短路阻抗的计算公式,避免了工程上反复迭代的过程.实际工程采用的短路阻抗值在此基础上考虑一定的裕度,然后基于该值再计算阀侧额定电压、额定容量等参数.以整流侧定电流逆变侧定电压控制方式为例,考虑系统参数及相关的测量误差,详细论述了换流变压器最小最大档位的计算过程.最后通过一个工程实例验证了该计算方法的合理性.     

HVDC换流阀桥臂短路电流耐受分析

提出一种高压直流(HVDC)输电换流阀短路电流仿真模型和晶闸管承受短路电流的结温预测方法,可证明换流阀晶闸管在系统最大短路电流工况下的耐受能力.分析换流阀桥臂短路原理,得出短路电流计算方法,通过基于PSCAD/EMTDC的6脉动换流阀桥臂短路电流仿真,获得短路电流、暂态电压、恢复时间等关键参数,结合晶闸管瞬态热阻,采用数据拟合与迭代法,实现晶闸管在短路电流下结温曲线的预测,进而得出晶闸管承受阀桥臂短路电流后的暂态电压耐受能力.试验结果表明该方法有较高的可靠性.     

用短路发电机进行换流阀故障电流试验

阀故障电流试验作为考核换流阀短路电流耐受能力的运行型式试验项目,必须在与实际运行工况最为等价的试验回路上进行。短路发电机系统既能提供阀故障电流试验要求的短路电流,同时又能够在短路电流过零时刻立即提供预期恢复电压,具有较高的等价性,是进行阀故障电流试验的一种理想回路。短路发电机系统进行阀故障电流试验时,先利用阀运行试验合成回路提供换流阀正常工况下的运行条件,在换流阀结温及运行参数满足要求时,通过短路发电机系统模拟实际运行中的突发短路故障,使换流阀流过标准规定的短路故障电流,并承受恢复电压,以考核其故障电流耐受能力。     

全桥柔性直流换流阀短路电流试验方法

为了验证所设计的全桥柔性直流换流阀的正确性及其短路电流耐受能力,研究了全桥柔性直流换流阀短路电流试验方法并研制了试验电路。首先介绍了全桥柔性直流换流阀的基本工作原理,分析了在直流双极短路工况下全桥柔性直流换流阀的电压、电流应力特性;然后,根据全桥柔性直流换流阀的电气应力特性设计了基于LC结构的合成试验电路;最后,对全桥柔性直流换流阀开展短路电流试验。试验结果表明,所设计的试验电路可以有效模拟电网特性,能对试品施加合适的电压、电流应力,有效验证了全桥柔性直流换流阀的短路电流耐受能力。     

云广直流工程换流器交流侧接地故障仿真分析

云广直流输电工程采用双12脉动换流器串联的特殊结构,其换流器发生故障时的运行特性有待研究。基于云广直流输电工程控制保护系统的RTDS仿真实验数据,研究了站间通信处于正常和故障两种状态下的换流阀的交流侧接地故障,发现故障电流由于周期性的两相短路和三相短路从而形成周期性变化,建议增加直流极差动87DCM保护动作延时以避免保护动作可能扩大停电范围。     

特高压换流变压器现场局部放电检测抗干扰技术

本文中笔者以云广±800kV直流输电工程楚雄换流站特高压换流变现场局部放电试验为例,详细研究了特高压换流变局部放电试验过程中的干扰源,如空间电磁波、电晕、脉冲型干扰和检测阻抗带来的干扰及所采取的抗干扰措施.     

±800kV特高压换流阀运行试验系统研发

根据特高压直流输电工程发展的需要,研发了6500A/50kV特高压换流阀运行试验系统。参照云广±800kV直流输电工程的系统设计,介绍特高压工程运行试验的预期参数和论述试验系统原理;依据IEC60700-1和GB/T20990.1高压直流输电换流阀电气试验标准,在新研发的运行试验系统上实现了能够满足特高压换流阀要求的全套运行试验项目。     

±800kV特高压直流输电系统主回路参数研究

为制定直流系统的控制策略并提供基本的稳态控制参数,以向家坝—上海±800kV特高压直流输电工程为依托,根据直流输电的基本理论并结合特高压直流系统的特点研究了主回路参数,提出了特高压直流系统的基本控制策略,以及2组12脉动换流器串联(400kV+400kV)构成±800kV特高压的全新换流站接线方案和灵活的运行接线方式。在主回路参数研究和设计中分析了影响主回路参数设计的关键因素,给出了特高压换流站主设备的参数,为特高压直流技术研究提供了基础数据。     

扎鲁特—青州±800kV特高压直流输电工程运行特性分析

对蒙东扎鲁特—青州±800 kV/10 000 MW特高压直流输电工程主电路设计和运行特性进行仿真分析。根据现有直流工程设计方法及本工程特点,给出了两端换流站一次设备的主要参数,建立了该工程整体PSCAD仿真模型,进行了双极全压和双极降压70%运行方式下系统运行特性的仿真计算,验证了主电路参数设计的正确性。进行了整流侧三相短路、逆变侧两相短路和换流阀短路故障时的仿真计算,分析了系统故障情况下的运行特性。研究结果为该特高压工程后续各项研究提供了参考。     

谐振在特高压直流输电设备现场特殊试验中的应用

现场特殊试验对于加强电力设备入网检测水平,提升特高压直流输电工程建设质量与效率具有十分重要的意义。结合±800 kV云广和普侨直流工程建设实际,对比分析串联谐振和并联谐振的特点及应用范围;结合换流变压器长时感应电压带局放测试和交流外施试验等,对特高压直流输电工程建设中谐振试验装置的应用方法和关键技术进行了探究,研究结论对后续特高压直流输电工程设备现场特殊试验具有参考和指导价值。     

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。     

±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。     

特高压直流输电系统晶闸管换流阀和换流变压器设计审核及验证(英文)

中国目前正在建设两个打破世界纪录的特高压直流输电工程,一是±800kV5000MW云南—广东直流输电工程,二是±800kV6400MW向家坝—上海直流输电工程。KEMA作为独立监理参与了这两项工程。文章叙述了为这两项直流输电工程所做的±800kVUHVDC晶闸管换流阀和换流变压器设计审核和验证遇到的一些技术问题。从设计审核和验证中发现,UHVDC换流变压器由于其模块设计而比晶闸管换流阀更具挑战性。KEMA对晶闸管换流阀和换流变压器的试验方法提出了一系列建议。     

高结温无延迟的VSC-HVDC阀合成试验方法

为了实现对电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)换流阀稳态应力和直流双极短路暂态应力的综合考核,提出了一种高结温无延迟的VSC-HVDC阀合成试验方法及其电路拓扑。无延迟的特点保证了注入带直流偏置的短路大电流时换流阀开关器件处于最高稳态结温状态,同时该方法有效地降低了换流阀的试验成本及电源需求。首先,分析了VSC-HVDC换流阀稳态运行和直流双极短路故障时的电应力。其次,结合应力等效机理,提出了高结温无延迟的VSCHVDC合成试验方法,并阐述了其运行机理。最后,通过搭建仿真模型和试验平台进行了验证,结果证明了提出的合成试验方法及其电路拓扑的可行性和有效性。     

±800 kV溪洛渡-浙西直流输电工程换流站直流暂态过电压

特高压直流换流站的过电压水平对换流站设备的绝缘配合和系统的安全可靠运行等方面都有直接影响。基于溪洛渡-浙西±800 kV特高压直流输电工程,对两端换流站的高压端Y/Y换流变压器阀侧绕组接地、低压端Y/Y换流变压器阀侧绕组接地、交流侧相间操作冲击、全电压起动和直流极线接地等典型故障工况进行了仿真研究,给出了溪洛渡换流站和浙西站的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设计及相关设备的选型、制造和试验等提供依据。     

向—上特高压直流输电工程换流变压器充电失败分析

向家坝—上海（简称向-上）±800kV特高压直流输电工程第3阶段系统调试初期,复龙换流站极Ⅰ高端换流变压器前3次充电均未成功。文中基于换流阀阀基电子设备（VBE）在换流变压器充电后启动的自检功能及其原理,结合换流阀冷却主回路的主副水泵切换逻辑与换流变压器在充电过程中产生的励磁涌流情况,深入分析了换流变压器充电失败原因,...     

±1100kV分层接入换流站短路电流计算及地网设计研究

短路电流计算及接地设计是工程设计的重要内容,对换流站的安全稳定运行具有重要意义。基于±1100 k V分层接入的特高压古泉换流站,对各种短路电流进行了计算,并在考虑了避雷线、变压器中性点等对短路电流的分流作用后,计算了换流站的入地短路电流。根据入地短路电流计算结果,给出了换流站接地网设计方案及其安全性评价。对于分层接入的换流站,应对不同的交流母线,基于换流站各类运行工况计算不对称短路电流,并取最大值校验地网设计指标。