直流保护策略对特高压换流站过电压与绝缘配合影响的仿真分析

特高压直流换流站作为特高压直流输电工程的枢纽,其绝缘配合方案对工程的技术经济性能影响较大。为研究特高压直流换流站绝缘配合研究中出现的直流系统保护策略对换流站过电压与避雷器配置的影响,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序建立了糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程的直流暂态过电压仿真模型,仿真分析了高端换流变YY阀侧接地和接地极线或金属回线接地故障下直流保护策略对直流暂态过电压和避雷器应力的影响。研究结果表明,直流系统保护策略对换流站绝缘配合有较大影响,糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程换流站中性母线避雷器配置方式或直流保护策略需要在云南至广东±800kV特高压直流输电工程基础上进行改进。工程中若不能减小换流器直流差动保护和中性母线过电压保护的延迟时间,则建议增加中性母线避雷器E1H和E2H的并联台数以满足设计要求。     

±10kV直流配电系统过电压与绝缘配合

过电压与绝缘配合是直流配电的关键技术之一,其研究结果对于直流配电系统关键设备的选型具有重要的指导作用。本文针对基于模块化多电平换流器(MMC)的深圳±10kV直流配电网示范工程,在借鉴传统直流工程和柔性直流输电工程研究成果基础上,结合直流配电系统自身特点,提出了两种适用于该系统的绝缘配合方案:一种为不配置避雷器,在过电压统计结果上乘以一个较大的绝缘裕度来确定设备绝缘水平;另一种为配置少量避雷器,通过避雷器的保护水平确定设备绝缘水平。基于PSCAD/EMTDC建立系统的内部过电压仿真模型,仿真计算了不同方案下典型故障时关键位置的过电压,并最终确定了两种方案下系统关键设备的绝缘水平,为工程设计提供了参考。     

采用架空线的MMC-HVDC单极接地过电压分析

采用架空线传输方式的远距离柔性直流输电线路,极易发生输电线路单极接地故障,必须采用多种方式保护设备应对暂态过电压。文中研究了采用半桥子模块的柔性直流输电系统在直流侧接地故障下的暂态过电压特性,并分析了系统结构、设备参数和故障特征等对过电压的影响,同时分析了换流器闭锁、避雷器和直流断路器对抑制直流侧故障过电压的效果。研究表明系统设备参数对过电压峰值影响最大,当保护措施启动时,系统保护装置会成为主要的过电压影响因素。最后,提出了应对直流侧故障过电压的避雷器优化配置方案。     

±800 kV向家坝-上海直流工程换流站绝缘配合

±800 kV向家坝-上海直流输电工程中换流站绝缘配合是直流特高压输电工程的关键技术之一.分析了换流站的避雷器保护配置方案、绝缘配合的原则和换流站过电压防护的策略,并计算了避雷器的参数与特性,分析了设备的过电压保护和绝缘水平,初步给出了换流站空气间隙的放电电压.这些绝缘配合的数据对换流站设备的选型和制造有指导意义.     

± 800 kV向家坝—上海直流工程换流站绝缘配合

±800 kV向家坝—上海直流输电工程中换流站绝缘配合是直流特高压输电工程的关键技术之一。分析了换流站的避雷器保护配置方案、绝缘配合的原则和换流站过电压防护的策略，并计算了避雷器的参数与特性，分析了设备的过电压保护和绝缘水平，初步给出了换流站空气间隙的放电电压。这些绝缘配合的数据对换流站设备的选型和制造有指导意义。     

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。     

±800 kV特高压换流站直流侧操作过电压的仿真与研究

根据国内外现有的资料,利用PSCAD/EMTDC软件,建立了一个较完整的换流站操作过电压计算模型,研究了有关操作和故障情况下±800 kV换流站直流侧可能出现的操作过电压。计算换流站主要设备典型故障工况时,对交流母线、直流线路、中性母线等设备可能产生的最大操作过电压水平进行了分析,还针对避雷器配置方法以及有避雷器和无避雷器时的过电压计算进行了研究。仿真计算结果表明,其有利于进一步分析特高压直流输电系统中因交直流系统故障引起的操作过电压大小以及相应绝缘水平的确定。     

高压大容量柔性直流输电系统绝缘配合

绝缘配合设计是柔性直流输电工程的关键设计技术之一,总结了柔性直流输电换流站绝缘配合原则,基于±350 k V/1200 MW柔性直流输电工程的系统主接线和主设备参数,提出了2种柔性直流换流站绝缘配合方案,确定了换流站避雷器参数。推荐了绝缘配合裕度,基于避雷器保护水平,确定了主设备绝缘水平,为±350 k V/1200 MW柔性直流输电技术的应用奠定了基础。     

高压端换流阀顶端接地故障引起的换流站直流场操作过电压仿真研究

依据向家坝—上海特高压直流输电示范工程实际设备参数建立了仿真分析模型,研究了换流站高压端换流阀顶端接地故障引起操作过电压的机理及分布规律,并分析了增加E1H型避雷器并联柱数和提高中性母线绝缘水平两种方案对过电压的抑制效果,对后续特高压直流输电工程避雷器优化配置有一定的指导意义。     

直流断路器对张北柔直电网中单极接地过电压的影响分析

张北柔性直流电网工程将首次实现混合式直流断路器的工程示范应用,并采用故障率更高的架空线作为输电线路,因此故障过电压对整个系统的威胁更加严峻。文中以柔直电网中直流侧发生单极接地故障为例,研究了含有直流断路器下的单极接地故障暂态特性,并在PSCAD/EMTDC平台上搭建了柔直电网过电压仿真模型,仿真分析了直流断路器中避雷器限电压系数γ、转移支路子模块闭锁时间和避雷器投入方式对关键节点和设备上过电压水平的影响。结果表明:柔性直流换流站的直流母线、换流变阀侧、限流电抗器端间和金属回线过电压随着γ的增大而增大,避雷器吸收能量随γ取值增大而减小;随着转移支路子模块闭锁时间的增加,单极接地过电压有所减小;避雷器依次投入(带有适当的延迟)比避雷器同时投入在限流电抗器端间产生的过电压大幅减小,而对其他设备的过电压影响不大。研究结果可为柔性直流换流站绝缘设计和直流断路器工程化应用提供参考。     

用于海上风电并网的柔性直流系统过电压和绝缘配合研究

柔性直流系统凭借其独特的技术优势,正逐渐成为大规模远距离海上风电并网的主流方案。鉴于国内外相关研究较为匮乏,文中针对用于海上风电并网的柔性直流系统,详细研究了其中的过电压和绝缘配合问题。首先介绍了用于海上风电并网的柔性直流系统的基本情况,包括拓扑结构、站内主要设备和接地方式。然后根据实际情况详细介绍了过电压和绝缘配合的基本原则,包括典型故障选取、电压观测点选取、避雷器的配置方案和参数选择方法。再基于电磁暂态仿真平台PSCAD/EMTDC,搭建了国内某规划海上风电场的±320 kV/1 100 MW柔性直流送出系统仿真模型;基于时域仿真,研究了柔性直流系统的过电压特性,并且基于提出的避雷器的配置方案,给出了柔性直流换流站的主设备绝缘水平。研究成果填补相关领域研究的空白,可为未来国内类似工程提供重要的参考依据。     

异步联网工程柔性直流换流站过电压与绝缘配合

基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流异步联网换流站过电压与绝缘配合是工程设计的关键技术之一,其研究对换流站关键设备选型、设计、制造和试验具有重要的指导作用。文中依托云南电网与南方主网鲁西背靠背直流异步联网工程开展研究,考虑了系统不同稳态运行状态的组合以及异步交流系统的特点,提出了柔性直流换流站的避雷器布置方案,对系统典型工况进行了仿真计算,确定了各避雷器的最大应力,并最终确定了换流站各设备的绝缘水平。研究结果为工程设计提供了重要依据。     

±800kV直流系统过电压保护和绝缘配合研究

依托向家坝至南汇直流输电工程,研究了±800kV换流站交流侧工频过电压、交直流侧操作过电压和雷电过电压、直流线路操作和雷电过电压。重点分析了±800kV与±500kV在直流过电压和绝缘配合方面不同之处。给出了避雷器配置方式、参数的选择原则和方法,确定了换流站各避雷器的保护水平和配合电流及避雷器的能耗及能耗与直流侧的快速保护定值、延迟时间的配合。提出换流站绝缘配合裕度系数和主要设备绝缘水平要求及直流线路操作冲击和雷电冲击要求的最小空气间隙计算方法。     

基于模块化多电平换流器的背靠背柔性直流换流站绝缘配合方案研究

背靠背柔直换流站的绝缘配合方案是柔直换流站设计的关键之一。本文在对柔直换流站的典型故障工况进行分析的基础上,给出了避雷器的典型配置方案及选型原则。同时,结合阿富汗Khwaja-Alwan换流站的情况,通过PSCAD仿真建模,分析了各种故障工况下避雷器保护水平的最低要求,给出了全站避雷器配置方案及设备绝缘水平,验证了所提出的避雷器典型配置方案及设备绝缘配合方案的准确性。     

Transient Overvoltage of HVDC Power Transmission Project With ParaUelly Operated Converters

随着直流输电特别是多端直流输电技术的发展及广泛应用,多个换流器并联连接的接线方案得到越来越多的研究和应用。依托±400kV青海一西藏直流联网工程采用电磁暂态仿真的方法研究了2换流器并联结构与单换流器结构相比,在各种故障工况下系统过电压水平,以及阀避雷器、交流避雷器、中性母线避雷器、直流极线和6脉动中点避雷器电流、能量变化的规律。结果表明,在某些工况下,故障后过电压水平和避雷器电流、能量均有变化。发生换流变阀侧接地故障时,阀避雷器能量增加2倍以上,交流单相、三相接地故障后,交流避雷器能量增加60％,因此在绝缘配合设计时需要相应增加避雷器并联数量。所得研究结论可为多换流器并联结构过电压与绝缘配合设计提供参考。     

多换流器并联运行的直流输电工程暂态过电压

随着直流输电特别是多端直流输电技术的发展及广泛应用,多个换流器并联连接的接线方案得到越来越多的研究和应用。依托400 kV青海—西藏直流联网工程采用电磁暂态仿真的方法研究了2换流器并联结构与单换流器结构相比,在各种故障工况下系统过电压水平,以及阀避雷器、交流避雷器、中性母线避雷器、直流极线和6脉动中点避雷器电流、能量变化的规律。结果表明,在某些工况下,故障后过电压水平和避雷器电流、能量均有变化。发生换流变阀侧接地故障时,阀避雷器能量增加2倍以上,交流单相、三相接地故障后,交流避雷器能量增加60%,因此在绝缘配合设计时需要相应增加避雷器并联数量。所得研究结论可为多换流器并联结构过电压与绝缘配合设计提供参考。     

三种主接线方式下柔性直流输电系统换流站内部过电压仿真

多年来柔性直流输电技术在我国一直处于理论研究阶段,近几年才开始兴建示范工程,主要采用伪双极接线方式,对于真双极接线以及混合接线方式研究较少。为对我国柔性直流技术的普及和工程应用提供参考,在PSCAD/EM TDC中搭建了两端伪双极、两端真双极以及两端混合接线的柔性直流系统详细模型,并对三种模型分别配置了避雷器保护初步方案,计算了这三种主接线模型在典型故障下换流站关键设备上产生的内部过电压以及避雷器上通过的电流和能量,计算结果可为今后柔性直流工程主接线设计、换流站绝缘配合研究以及相关设备的选型、试验等提供重要依据。     

±500kV直流输电工程换流站绝缘配合研究

基于±500kV云南金沙江中游电站送电广西直流输电工程,对换流站绝缘配合进行研究。从分析换流站过电压入手,依据高压直流输电换流站绝缘配合原则,提出换流站避雷器配置方案和换流站绝缘水平,最后基于工程应用计算出500kV换流站阀厅空气净距。     

±800 kV直流系统过电压保护和绝缘配合研究

依托向家坝至南汇直流输电工程,研究了±800 kV换流站交流侧工频过电压、交直流侧操作过电压和雷电过电压、直流线路操作和雷电过电压.重点分析了±800 kV与±500 kV在直流过电压和绝缘配合方面不同之处.给出了避雷器配置方式、参数的选择原则和方法,确定了换流站各避雷器的保护水平和配合电流及避雷器的能耗以及能耗与直流侧的快速保护的定值、延迟时间的配合.提出换流站施缘配合裕度系数和主要设备绝缘水平要求以及直流线路操作冲击和雷电冲击要求的最小空气间隙计算方法.     

云南大理光伏 ±30 kV柔性直流输电工程过电压与绝缘配合研究

为合理确定±30 k V低压柔性直流输电工程设备的绝缘水平和配置避雷器,基于云南大理光伏升压±30 k V柔性直流工程,利用PSCAD/EMTDC对工程换流站的暂态过电压进行了计算,并根据计算结果进行绝缘配合研究。研究结果对工程换流站设备的选型和制造具有指导意义,也为低压柔直输电工程的建设提供了参考依据。