云广特高压直流输电线路孤岛运行过电压及抑制

云广直流孤岛运行方式下发生直流双极闭锁时将在送端换流站交流系统产生幅值很高的过电压,孤岛运行过电压水平控制是决定能否孤岛运行的关键因素,因此利用EMTDC计算了不同运行方式下楚雄换流站交流侧的过电压水平、避雷器工况、交流滤波器断路器断口暂态恢复电压及容性开断电流,并分析比较了各种不同的过电压抑制措施,提出了利用换流变磁饱和特性短时限制过电压的措施方案和电气设备的技术参数要求,同时还探讨了直流闭锁后换流变和交流滤波器切除时间等对过电压的影响。     

溪洛渡右岸送电广东双回直流孤岛运行时昭通换流站侧过电压水平研究

溪洛渡右岸送广东直流工程在孤岛运行方式下发生双回双极闭锁时,将在送端昭通换流站产生较大的过电压,其过电压水平以及交流滤波器断口和避雷器相应工况将决定孤岛运行的安全稳定性。为此,笔者结合溪右直流工程实际接线方式,分析了不同孤岛运行方式与滤波器配置方式,利用PSCAD/EMTDC,研究了双回同时双极闭锁(ESOF或BLOCK)、双回相继双极闭锁以及送受端交流系统故障情况下的昭通换流站交流侧的过电压水平与避雷器工况,针对采取切除小组交流滤波器和切除大组滤波器措施时,并考虑了一组切除时间早于其他小组半个周波情况,研究分析了断路器断口暂态恢复电压及容性开断电流对孤岛运行的影响。通过系统地仿真计算,研究结果为实际直流系统现场运行提供技术依据,对于孤岛运行故障的应对等具有重要的工程借鉴意义。     

云广±800 kV直流工程孤岛运行过电压水平研究

孤岛运行作为云广特高压直流输电工程的设计运行方式之一,能够有效地提高南方电网的稳定水平,但必须以解决过电压问题为前提。基于一次设备实测参数和实际的控制保护系统,对云广特高压直流孤岛方式下的过电压水平进行了计算,结果表明：各种故障工况下操作过电压水平均满足规程要求,最大仅为1.71 p.u.;交流滤波器/电容器组断路器断口暂态恢复电压最大值不超过1 300 kV。各种工况下的暂时过电压水平较高,最高达1.66 p.u.,但持续时间短;除了双极ESOF时避雷器最大吸收能量较大外,其他故障工况下避雷器最大吸收能量为3 895 kJ,占标称设计值的43.8%,裕度较大。因此,孤岛运行方式下设备的过电压水平、避雷器能耗以及大组滤波器开关断口暂态恢复电压均满足要求。     

昭通—从化直流输电工程孤岛运行时换流站交流过电压水平研究

孤岛运行作为昭通—从化±500 kV同塔双回直流输电工程的设计运行方式之一,能够有效地提高南方电网的稳定水平,但必须以解决换流站交流过电压问题为前提。对该工程孤岛方式下的交流过电压水平进行了计算,结果表明:换流母线最大操作过电压水平为1.68 p.u.,满足规程要求;暂时过电压水平最高达1.49 p.u.,采取措施后其持续时间短,满足设备要求;小组交流滤波器/电容器开关断口暂态恢复电压最大值不超过1 329 kV;考虑发生概率很小的双回直流双极ESOF这一苛刻工况,A型避雷器最大吸收能量为3 617 kJ,裕度39.7%。因此,孤岛运行方式下设备的过电压水平、避雷器能耗以及小组滤波器/电容器开关断口暂态恢复电压均满足要求。     

±800 kV糯扎渡直流输电工程孤岛运行过电压水平

孤岛运行作为±800 kV糯扎渡直流输电工程设计运行方式之一,能够提高系统的稳定水平,但必须以解决过电压问题为前提。对糯扎渡直流工程孤岛方式下的过电压水平进行了计算,结果表明:各种故障工况下操作过电压水平均满足规程要求,最大仅为1.62 p.u.;交流滤波器-电容器断路器断口暂态恢复电压最大值不超过1 305 kV,可选择双断口断路器;靠直流站控分时切除滤波器-电容器功能,各种工况下的最大工频暂态过电压达1.39 p.u.,此值较大但持续时间不超过500 ms,在设备可耐受能力之内;A型避雷器最大吸收能量99 kJ,占标称设计值的2.2%。因此,糯扎渡直流输电工程孤岛运行方式下的过电压水平在完全可控范围之内。     

灵州换流站交流滤波器跳闸导致直流功率回降原因分析

交流滤波器、断路器及控制保护设备作为换流站的主要设备,其运行状态直接影响到直流系统的安全运行,为了提高交流滤波器、断路器的可靠性,文章对某换流站交流滤波器、断路器的故障原因进行了分析。通过对断路器气体成分分析、故障波形分析、常规试验数据分析和解体检查等方法,判断断路器内部绝缘筒、合闸电阻存在质量缺陷,伴随着系统运行中交流滤波器频繁投切使断路器主断口绝缘水平不断下降产生闪络放电故障,又由于BP11/13交流滤波器电容器塔支柱绝缘子存在设计缺陷,断路器故障同时产生过电压造成多组BP11/13交流滤波器跳闸,造成绝对最小滤波器不满足导致直流功率回降。最后,针对故障原因提出对应的处理措施,消除了直流系统运行中的隐患。     

±800 kV普洱换流站孤岛方式下小组交流滤波器分时切除策略可行性研究

普洱换流站作为特高压工程,交流滤波器在其中起着关键作用,用于在直流系统运行过程中进行滤波及无功补偿。在普洱换流站孤岛运行过程中,发生双极闭锁情况下,切除滤波器策略至关重要,滤波器的切除策略将导致交流系统和直流系统电压波动,容易造成设备过压运行,甚至于设备绝缘击穿,造成损失。文中从普洱—江门特高压工程常用的运行方式入手,以试验数据及技术规范资料为基础,全面分析计算孤岛方式下普洱换流站发生双极闭锁时的电压,来判断系统过电压水平实际工程要求,从而将给出一种适用于特高压换流站的交流滤波器新的切除新策略—分时切除策略。     

高压直流输电系统中交流滤波器连线保护

高压直流输电系统具有存在谐波、孤岛运行、过电压及TA饱和等特点,交流滤波器连线保护需要充分考虑这些特点带来的影响,才能起到既全面又有效的保护作用。基于上述特点,提出一种新的交流滤波器连线保护方案,方案中考虑了TA饱和的差动保护和计及谐波、交流过电压、断路器分断能力及孤岛运行的过电压保护等。该方案已成功运用于国内多个高压及特高压直流工程中。运行情况表明其保护效果良好。     

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。     

云广直流孤岛运行过电压控制措施研究

云南-广东±800kV特高压直流输电系统送端孤岛运行方式下发生直流双极闭锁时,送端交流系统将产生很高的工频过电压。为研究抑制过电压的直流控制措施,基于RTDS实时数字仿真器和南瑞继保公司开发的直流控制保护系统建立了云南-广东±800kV特高压直流输电系统实时数字仿真系统;利用该实时数字仿真系统,对不同直流控制措施及其对于交流系统过电压水平的影响进行了详细的研究;针对交流滤波器断路器不同性能,提出了两种切实可行减小交流系统过电压的直流控制措施。仿真试验结果表明:采用所提出的控制措施可以有效地将送端交流系统的工频过电压限制在规范要求范围内。     

交流系统金属氧化物避雷器的选择

介绍了用于中性点直接接地和非直接接地交流电力系统的金属氧化物避雷器（MOA）的选择方法。以GB11032-2000为基础，结合安装点自然条件和系统条件（如当地环境条件、安装点的工频过电压、持续运行电压、操作通流能力、标称放电电流、污秽耐受能力等），合理地选择MOA的保护特性和运行特性，以期取得良好的技术经济效益。     

电力电子化背景下交流电网保护配置方案

大量电力电子器件的应用使得交流系统的故障特性发生了较大变化,现有保护配置方案面临严峻挑战。首先分析了纯交流系统、直流输电系统、新能源并网等不同场景下交流线路故障暂态电流波形特征,进而利用相关系数进行暂态电流波形辨识,构建了新型保护原理与配置方案。最后,分析了新型保护方案对互感器、采样频率、数据窗长的配置要求。新型保护配置方案普适性强,出口速度快,实现简单。基于EMTDC/PSCAD仿真与样机测试结果验证了分析结论的正确性。     

UHV MOA设定30kA级标称放电电流的必要性

为提高变电站过电压保护及避雷器运行的可靠性,从标称放电电流如何影响1000kV避雷器的保护特性、运行特性,以及特高压变电站的雷电侵入波保护可靠性等方面出发,对1000kV变电站雷电侵入波及通过避雷器雷电流进行了EMTP仿真分析,并按1000kV变电站雷电侵入波平均无故障时间>1500a的要求,根据IEC60071-2、IEC60099-5的基本原则,讨论和分析了1000kV特高压交流系统用无间隙金属氧化物避雷器(MOA)标准,认为设定30kA标称放电电流等级是必要和可行的。     

交流滤波器保护配置和实现

分析了超高压直流输电系统中交流滤波器运行的各种工况,介绍了其保护配置,针对性地提出了自动跟踪补偿由于环境等参数影响产生的不平衡电流的电容器不平衡保护和基于综合谐波特性的电抗器过负荷等原理,并给出了这些保护原理的数字仿真、动模试验和现场运行结果。     

基于交直流保护协同配合的交直流碰线保护新方案

交直流混联电网迅速发展,交直流碰线故障成为其特有故障类型。以不同类型交直流碰线故障为研究对象,着眼于故障隔离至线路重合/重启全过程,揭示了现有交直流两系统相关保护出口动作逻辑存在的不足及风险,并进一步提出在交流侧设计并新增交直流碰线保护方案的新思路,通过构造一种可以反映直流系统等值阻抗相角特性的保护算法,实现交直流碰线故障识别。基于此,通过优化交流侧新增的交直流碰线保护和直流侧已配置的交直流碰线保护间的动作时序和逻辑配合关系,实现了交直流碰线故障下直流系统的自适应重启,避免了交流侧重合于永久性故障场景下直流线路首末端发生工频过电压的风险。在PSCAD/EMTDC平台中搭建交直流碰线故障的仿真模型并进行大量仿真实验,仿真结果验证了所提交直流碰线保护新方案的可行性。     

特高压交流避雷器TOV极限耐受能力试验研究

限制过电压、降低绝缘水平、提高运行可靠性是特高压交流工程中非常重要的课题。避雷器的保护水平与其额定电压Ur紧密相关,通常避雷器的Ur需大于系统最大工频暂时过电压值(TOV)。但是为了满足特高压变电站设备的过电压和绝缘水平的苛刻要求,避雷器的保护水平又要尽可能低。降低特高压避雷器保护水平的方法有降低压比和降低避雷器额定电压2种方法。尽管特高压避雷器已经采用4柱电阻片并联结构等多种方法来降低压比,但受技术、经济条件等限制,压比不可能大幅度降低。选择MOA额定电压是一项复杂的辩证科学,需在上述矛盾的两方面找到平衡点。为此通过大量的试验分析了特高压避雷器耐受TOV的极限能力,掌握了在不影响保护水平的情况下特高压避雷器自身的安全裕度,证明了当前特高压用避雷器的安全性和可靠性,并论证了避雷器额定电压存在进一步降低的可能性。     

基于邻域信息的3/2接线按串配置断路器保护方案及实现方法

根据超高压系统3/2接线变电站结构特点,提出基于邻域信息的按串配置断路器保护方案及其实现方法,提升近后备保护的选择性、速动性和可靠性。按串配置断路器保护方案包括3种优化策略:消除死区的断路器分合优化策略、中断路器重合闸的自适应策略、基于运行方式的在线辨识控制策略。进而从站域保护和就地化保护2个角度提出实现方法,并通过仿真分析验证了可行性和有效性。所提方案利用信息共享技术克服传统断路器保护的缺陷,为提升交直流混联电网安全稳定运行提供新的思路。     

1000kV瓷外套MOA电位分布计算与试验

MOA是积极开展1000kV交流特高压电网建设不可缺少的电力设备之一。为研究1000kVMOA的杂散电容分布变化对电位分布的影响及均压措施的选取,依据实体模型建立了支柱式避雷器的2D轴对称有限元模型,对其电位分布进行了计算;分析了影响避雷器电位分布的多种因素,以电阻片电压偏差为目标函数对均压措施进行了讨论。在避雷器最大持续运行电压下,用光纤-电流法测量避雷器中电阻片轴向电压分布的结果与计算结果相比较,结果表明理论计算值与实际测量值趋势基本一致,最大偏差为7.7%。最后给出了电压偏差分布较为合理的一种结构设计方案。     

降低1000kV变电站避雷器额定电压的可行性

为了优化绝缘配合,提高工程经济性,通过对特高压变电站金属氧化物避雷器(MOA)在不同系统过电压下吸收的最大能量的计算和对我国3个制造企业的MOA电阻片在荷电率为95%条件下的老化性能试验的分析,指出我国1 000kV变电站MOA的额定电压由828kV降低至804kV甚至更低(如780kV)是安全和可行的。额定电压降低至804kV或780kV,可使MOA保护水平分别降低2.9%或5.8%。变电站过电压水平随着MOA保护水平的降低而降低。通过对我国后续1 000kV输电工程变电站过电压计算表明,变电站雷电过电压水平和相地操作过电压可分别降低3%或5%,从而可以提高变电站绝缘安全裕度,或者降低绝缘水平,或降低对变电站进线段最大绕击电流的要求。同时通过对500kV和750kV系统MOA的额定电压进行分析,提出了其降低额定电压的建议。     

适用于交直流混联系统的时域全量故障模型 判别纵联保护方案

受直流系统接入的影响,交流侧出现频率偏移的故障特征以及叠加原理适应性差的问题,这都会导致基于工频故障分量的传统纵联保护存在误动或拒动的可能。在参数识别思想的基础上,对混联系统交流送出线的线路故障进行分析,提出基于阻感模型符合度的判别方法。若故障相符合阻感模型则判定为区内故障,不符合则为区外故障,并给出保护判据。该保护采用时域全量,解决了叠加原理不适用的问题,克服了频率偏移对保护带来的影响。仿真结果显示,该保护方案能够准确快速地识别故障,表明基于时域全量阻感模型相似度判别的保护方案适用于交直流混联系统。