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。     

单相接地时高压直流换相电压相位偏移量特性

高压直流输电系统逆变侧不对称故障会造成换流阀换相电压相位发生偏移,进而引起换相失败的发生,严重影响了系统的稳定运行。为此,对不对称故障下的换相电压偏移量特性进行研究,基于电力系统暂态分析方法,对不对称故障下高压直流输电系统进行正负零序分解,推导出YNy0接线和YNd1接线换流变压器阀侧三相电压幅值、相位的计算公式,得到不对称故障下12脉动换流阀换相电压的最大偏移量,并对换流变网侧交流母线线电压幅值进行计算,通过MATLAB解析计算分析不同类型故障接地阻抗下,换流阀换相电压偏移量的变化特性。PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真结果证明了文中所分析换相电压偏移量影响特性的正确性。     

灵宝背靠背直流换流站220 kV换流变压器故障保护动作分析

介绍了灵宝背靠背直流换流站220kV换流变压器阀侧套管接地故障过程和保护动作情况。在简要介绍直流接地过流保护原理的基础上,分析了换流变阀侧接地故障的故障特征以及换流阀换相过程对故障电流的影响。通过对故障过程中保护动作情况的分析,总结了灵宝背靠背直流保护对换流变阀侧接地故障的响应情况,提出了在背靠背直流换流站中针对直流接地故障的保护功能设置应进一步完善的环节,对工程设计及现场运行具有一定的指导意义。     

逆变侧换流变压器阀侧接地故障特性分析

结合逆变侧换流变压器阀侧接地故障下的理论分析和仿真试验,分析了目前各直流输电工程中发生逆变侧换流变压器阀侧接地故障、相关保护动作后投入旁通对时可能导致健全极保护动作并停运的问题,并探讨了相关改进措施,对完善直流保护动作策略、提高系统可靠性有一定的参考价值.     

换流变压器阀侧接地故障分析及保护优化

换流变是高压直流输电系统的重要组成部分。换流变阀侧自身无接地点,但直流侧有接地点,当换流变阀侧区内发生单点接地故障时,随着换流阀的导通和关断,故障电流呈现不规则的变化,换流变自身现有保护可能灵敏度偏低。极端情况下,当Y/Y接线变压器阀侧中性点发生接地故障时,换流变自身主保护无法快速动作。文中从换流变的结构及运行工况出发,定性概括了阀侧接地故障后的电流特征;分析了现有保护系统的特性;提出了基于零序差动和快速零序过流原理的换流变阀侧保护优化方案;并结合现场故障录波及实时数字仿真系统仿真波形对其进行了验证。验证结果表明,优化后判据可以有效提高换流变保护在阀侧区内单点接地故障下的灵敏度、动作速度及故障定位准确度。     

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。     

适用于直流融冰装置的基频保护

直流融冰装置换流阀发生丢脉冲故障时,换流阀直流侧电流中会含有基频分量,当基频分量大于电流定值时,基频保护(国内又称50 Hz保护)动作;同杆并架交流线路正常运行时会在融冰线路中感应出交流电流,可能引起50 Hz保护误动。通过理论分析与仿真计算,得出区分引起50 Hz保护动作的这2种原因的方法:当换流阀发生丢脉冲故障时,融冰装置直流侧电压、电流中的50 Hz分量同步地出现与消失;当融冰线路受到并架线路的感应影响时,融冰装置直流侧电压、电流中50 Hz的分量互斥地出现与消失。据此分别提出了基于感应特征的二定值50 Hz保护和基于故障特征法的50 Hz保护。新的保护方法可以防止并架线路感应引起的50 Hz保护误动,并且提高50 Hz保护的灵敏度。     

特高压柔直站换流变阀侧交流进线故障建模与仿真研究

本文基于特高压多端柔性直流示范工程,依靠PSCAD/EMTDC仿真平台,分析了某特高压换流站在不控充电结束以后,换流变阀侧产生单相金属性接地故障,通过计算分析与仿真验证,找出本类故障的发展过程以及该类故障特征,探讨在该类故障时特高压柔性直流换流站的保护配置是否合理,提高特高压柔性直流换流站运行稳定性.     

南桥换流站500kV换流变压器故障保护动作分析

对葛洲坝—南桥直流系统南桥换流站极Ⅰ换流变压器阀侧套管接地故障过程和保护动作情况进行了详尽分析描述。在简要介绍直流保护动作原理的基础上,分析了换流变压器套管转换性故障造成的阀侧接地故障的故障特征以及换流阀换相过程对故障电流的影响。通过对故障录波图的分析,推断故障性质及故障点位置,总结换流变压器阀侧接地故障时直流系统的响应情况,为迅速查清故障提供了理论基础,同时针对故障过程中反映出的逆变侧故障时投旁通对策略存在的缺陷进行了分析。现场对故障的检查进一步证实了所述分析结论,分析结果对工程设计及现场运行具有一定的指导意义。     

变压器△侧小电阻接地方式对差动保护的影响

变压器△侧引线经小电阻接地系统在本侧区外接地故障时,传统差动保护会因差电流而误动.对比了差动保护△侧消零和差动启动定值按躲过接地故障最大零序电流两种解决方案,并分析了△侧消零对△侧电压等级为10～35kV的变压器差动保护灵敏度的影响.     

单极接地故障下融冰装置的运行风险评估及对策研究

对于交流侧通过换相电抗器接入变电站母线而未通过变压器隔直的直流融冰装置,当融冰线路发生单极接地时直流正负极电压不对称,该直流电压分量通过六脉动整流阀直接耦合注入交流电网,引发中性点电压大幅度偏移,严重时将导致PT饱和甚至熔丝熔断。这里评估了不同融冰方式下单极接地故障下直流融冰装置的运行风险,揭示了PT饱和及熔丝熔断的机理,结合现场实际运行情况改进了现有融冰装置直流单极对地保护控制策略,并通过电磁暂态仿真建模验证了该对策的可行性。结果表明,所提出的方法能够有效地降低直流单极接地故障下直流融冰装置的运行风险,具有较好的实用性。     

10kV小电阻接地系统特殊问题的研究

提出了 1 0 k V小电阻接地系统的系统模型和节点电压方程 ,分析了该系统电缆线路对地电容参数不对称所引起的流过接地变压器中性点的零序电流的变化规律、高压侧出现单相接地故障对低压侧的影响及变电所接地网接地不良所产生的接地变压器中性点零序电压升高 ,并通过仿真算例证实了参数不对称和接地不良可能导致接地变压器零序电流保护误动     

换流变压器阀侧绕组故障分析

该文以柔性直流系统的三相两电平电压源换流器伪双极结构为例,分析了换流变压器阀侧绕组故障的特征。根据换流阀具备的8种导通情况,将其工作状态分为环路状态、电网充电状态和充电环路复合状态。在此基础上,依据不同故障发生时刻换流变阀侧的不同工作状态,对阀侧绕组发生不同类型短路的故障特征进行了归类分析,并据故障电流通路所对应的等效电路列写回路电流方程,从而寻找电气量特征。利用PSCAD/EMTDC仿真验证了故障特性,为分析换流变保护动作性能和新原理研究提供了依据。     

一种防止换流变压器阀侧单相接地时差动保护误闭锁的方案

换流变压器是连接交流系统和直流系统的枢纽,对系统安全运行有着重要影响。由于其直接和换流器相连,阀的单向导通性对换流变压器差动保护的选择性造成了严重影响,可能导致换流变压器在区内故障时二次谐波占比超过15%,使差动保护误闭锁。该文基于故障后阀的通断情况研究了逆变侧换流变压器发生阀侧绕组末端单相接地故障后的等值电路,分析了差动保护误闭锁的原因。依据换流变压器阀侧三相电流和的特征,提出一种防止单相接地故障时差动保护误闭锁的方案。理论分析和仿真结果表明采用该方案的差动保护在阀侧绕组末端单相接地时能可靠动作,在励磁涌流发生时能可靠闭锁。     

10kV小电阻接地系统特殊问题的研究

提出了10 kV小电阻接地系统的系统模型和节点电压方程,根据该模型分析了该系统线路对地电容参数不对称所引起的流过接地变压器中性点的零序电流的变化规律.分析了高压侧出现单相接地故障对低压侧的影响情况,分析了变电所接地网接地不良所产生的接地变压器中性点零序电压升高的情况,并通过仿真算例证实了参数不对称和接地不良可能导致接地变压器零序电流保护误动的结论.     

10kV小电阻接地系统特殊问题的研究

提出了 10kV小电阻接地系统的系统模型和节点电压方程 ,根据该模型分析了该系统线路对地电容参数不对称所引起的流过接地变压器中性点的零序电流的变化规律。分析了高压侧出现单相接地故障对低压侧的影响情况 ,分析了变电所接地网接地不良所产生的接地变压器中性点零序电压升高的情况 ,并通过仿真算例证实了参数不对称和接地不良可能导致接地变压器零序电流保护误动的结论。     

交流侧接地故障对直流配电网电压平衡影响

针对直流配网中换流器交流出口处的单相接地故障,对故障下直流侧正负极电容电压的响应进行了推导,并给出了故障下单个换流站的零序等效电路。对故障消除后直流正负极电压的恢复过程进行了分析。分别从在故障下消除直流正负极电容电压的工频共模波动和在故障消除后直流正负极电压的快速恢复2个角度对电容中点接地电阻的取值进行了讨论。提出了电容中点接地电阻的取值依据。最后通过PSCAD/EMTDC仿真软件进行了直流配网系统故障仿真,对结论进行了验证。     

基于MMC柔性直流输电背靠背样机的研制

MMC型背靠背直流输电系统在世界范围内受到广泛的重视.基于南澳±160kV,200MW柔性直流输电示范工程项目,研制了MMC型背靠背大功率柔性直流输电样机.在介绍采用IEGT的MMC阀的拓扑结构的基础上,说明了该试验样机的系统构成,主要系统参数,设备中的变压器,阀电抗器和充电电阻的主要作用.对控制和保护系统的配置情况进行了介绍.对该试验样机进行了仿真分析,研究了在直流侧单极接地故障,直流侧双极短路故障和变压器二次侧故障情况下系统的暂态电压,电流波形,验证了柔性直流输电系统的理论分析和数字仿真的正确性,为相关工程应用奠定了理论基础.     

柔性中压直流配电网线路保护方案

针对"手拉手"多端柔性直流配电系统的中压直流线路,设计了基于通信系统和直流断路器的继电保护方案。首先,介绍了柔性直流配电系统的配置和中压直流系统的故障特性;其次,针对系统危害较大的极间短路故障和小电阻接地故障,依靠电流量信息,根据每一保护安装处的线路电流状态矩阵,设计了能够识别故障类型和故障区间、在5ms内隔离故障的速动保护;针对系统可能出现的大电阻接地故障情况,设计了以电压不平衡量作为启动判据,根据同一保护安装处的正负极不平衡电流状态矩阵,实现故障定位和故障隔离的后备保护;并针对可能出现的保护拒动或通信装置失灵现象设计了第一级远后备保护和第二级远后备保护;还考虑了保护系统和控制系统的配合以保证非故障区域的正常供电。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提保护方案的有效性。     

整流侧大容量变压器充电对高压直流输电工程运行影响分析及改进措施研究

大容量变压器充电过程中产生的励磁涌流是交流系统常见的二次谐波来源之一,因高压直流输电工程固有运行特性,整流侧交流系统100 Hz谐波分量经直流换流阀转变后在直流侧呈现为50 Hz谐波分量,在直流线路谐波放大作用下,极易引发逆变站50 Hz谐波保护误动,甚至导致高压直流输电工程多回、多极闭锁,故在工程规划设计阶段需全面充分评估整流侧交流系统大容量变压器、换流变压器充电对直流工程运行的影响,同步策划解决方案。以某直流工程整流站换流变压器充电及整流侧交流系统电厂主变充电期间逆变站两起50 Hz保护动作为例,详细分析了保护动作原因,明确了整流侧大容量变压器、换流变压器充电对该直流输电工程安全运行的影响,并提出了后续运维建议及彻底整治措施研究的技术路线。