特高压直流换流站二次设备回路传导电压干扰特性研究

准确分析特高压直流换流站二次设备回路电磁干扰特性是制定相关防护措施的前提和依据。文中以某±800 kV特高压直流输电工程为对象,分别建立了换流阀、换流变、平波电抗器等一次回路元件的宽频等效模型,进而得出了一次回路传导电压干扰特性,再采用二次电缆和电容式电压互感器宽频等效模型,对各类工况下二次设备回路的传导电压干扰特性进行了分析,并分析了电缆长度、负载率等因素的影响。     

扎鲁特——青州±800kV特高压直流换流站传导电磁干扰水平研究

文中进行了蒙东扎鲁特—青州±800 kV/10 000 MW特高压直流输电工程换流站传导电磁干扰特性的定量分析。依据现有直流工程设计方法及该项工程特点,给出了两端换流站一次设备的主要参数,给出了换流阀、换流变压器、平波电抗器和交直流滤波器的宽频等效电路。以此为基础,建立了直流换流站整体的宽频等效模型,分析了阀塔电压和电流的电磁干扰特性,研究了换流变和平波电抗器对传导电磁干扰的衰减特性,进行了不同触发角时电磁干扰特性的对比分析。文中为该特高压工程后续相关研究提供了参考。     

柔直换流阀宽频等效模型建模研究

柔性直流换流阀是特高压柔性直流输电的核心设备。通过有理逼近建立关键部件的宽频等效模型,建立完整的柔性直流换流阀宽频等效电路。采用有限元分析提取换流阀杂散电容网络及参数,为深入研究柔性直流换流阀过电压以及电磁干扰提供前提条件。将仿真结果与型式试验数据进行对比,结果表明:杂散电感对暂态尖峰电压影响较大,对换流阀在冲击电压下的工作性能并无明显影响;所提方法为换流阀暂态分析提供了一种有效方法。     

高压直流换流阀无源宽频等效电路模型的建模

作为高压直流换流站中的关键设备之一,换流阀的宽频特性是一个颇受人们关注的问题。文中以晶闸管换流阀为对象,建立换流阀的无源宽频等效电路模型。采用矢量匹配法对晶闸管、均压电容器和阻容回路的频率阻抗特性进行有理函数逼近,得到极点—留数形式的有理多项式;利用网络综合原理将有理多项式分解和综合,得到宽频有源电路网络。依据端口无源的条件使用序列二次规划法进行端口无源优化,并使用全局优化算法进行严格无源优化,得到换流阀的无源宽频等效电路模型。     

高压直流换流站中换流阀传导骚扰时域仿真分析

换流站中换流阀的周期性导通和关断过程会产生宽频量等二次系统产生传导电磁骚扰。采用基于时域宽频等值电路的仿真计算方法,对换流站稳态运行过程、传导骚扰产生和传播过程统一进行仿真分析,充分考虑工作状态、器件特性对传导骚扰特性的影响。提出了关键设备的宽频等值电路模型,用宏模型模拟骚扰源特性,所有模型均同时考虑了设备的工频和高频特性,采用与设备规范和标准试验相配合的参数提取方法,适用于系统级全波电磁分析。通过现场试验验证了该方法的正确性,并定量评估了贵广II回±500kV换流站换流回路的电磁骚扰水平。     

特高压直流输电工程直流分压器动态特性及其引起的误闭锁机理研究

为研究直流分压器暂态特性引发特高压直流误闭锁的机理,首先求取了直流分压器的传递函数。特别地,对其二次侧放电回路击穿后的暂态过程进行理论推导。分析表明,直流分压器二次侧放电回路击穿后即使一次侧直流电压维持不变,电压测量值也需经历一个百毫秒级的暂态过程,方能恢复正常水平。其次,针对某特高压直流因整流站直流分压器异常引发闭锁的实例进行分析,研究了特高压直流整流侧电压指令测量异常的工况下,控制保护系统各环节的响应特性,阐明了该工况下直流电压、电流异常降落的原因,揭示了直流误闭锁机理。第三,基于PSCAD/EMTDC的仿真验证了理论分析的正确性,进而有针对性地提出了反事故措施建议,并利用仿真结果验证了措施的有效性。最后,对逆变站直流分压器二次侧放电回路击穿后暂态特性的分析表明,逆变站直流分压器二次侧放电管击穿短路不会导致直流系统控制保护系统异常响应,甚至发生闭锁事故。     

高压换流站的主要电磁骚扰源特性

为研究换流站抗干扰设计基础的电磁骚扰源特性,采用基于EMTP的宽频时域电路方法和矩量法的频域电磁场计算方法分析了换流阀导通和关断时产生的骚扰水平,试验研究了断路器操作引起的电磁骚扰特性。研究结果表明,传导骚扰可覆盖达数MHz的频率范围,辐射骚扰在数MHz附近问题最严重,该类电磁噪声是直流高压换流站中最重要的骚扰源;直流系统操作会在二次电缆中产生几百V的振荡衰减波,直流管母线起晕电压高,直流场电晕引起的无线电骚扰水平较低。     

基于场路耦合的换流变压器直流偏磁时激滋电流及损耗的仿真分析

提出了一种换流变压器的电路—磁路耦合模型。基于换流变压器的铁芯拓扑结构以及材料的饱和特性建立了磁路方程,将磁路方程与变压器一次侧、二次侧的电路方程进行耦合,得到了电路—磁路耦合模型。将该研究方法用于一台换流变压器有限元模型,对比分析了该变压器在正常运行与直流偏磁两种工况下的励磁电流以及各结构件的损耗。结果表明,该研究方法可以有效准确地分析换流变压器在直流偏磁下的励磁电流及损耗。     

变电站二次回路干扰源及电缆屏蔽措施分析

在高压乃至超高压环境的强磁场下,沿着户外电缆沟敷设的二次回路电缆受到的电磁干扰是一个非常大的干扰源。从电磁干扰来源、传输途径和干扰信号模式着手,对变电所二次回路电缆受到的干扰进行定性和定量分析,比较电磁干扰对各种屏蔽电缆在不同接地方式下的影响程度,有针对性地对屏蔽接地提出推荐方法。     

配电网一二次融合开关传导电磁干扰试验方法研究

一二次融合开关是智能配电网建设的关键设备,其二次控制回路(FTU)安装在一次设备附近,处于电磁干扰环境中,但目前研究指出现行标准中的电磁兼容要求与实际电磁环境不符,在设备的运行中存在二次侧控制回路受电磁干扰严重的问题。为推动一二次融合设备试验标准化的改进,文中针对一二次融合设备电磁干扰抗扰度性能提出一种基于球隙放电的模拟电磁干扰试验方法,搭建试验平台开展一二次融合柱上开关传导干扰抗扰度试验并对互感器传递特性进行了分析。该方法可用于模拟系统中开关操作、击穿放电等工况中产生的放电干扰信号,可产生频率在1 MHz左右稳定的高频干扰信号,并通过调整回路参数对放电信号的脉冲强度以及作用时间进行连续调节。实验中在互感器二次侧输出端检测到了明显的高频信号,频谱与主回路放电信号相似。通过分析互感器的传递特性,得出高频干扰信号可经过电容耦合进入二次回路。此试验方法可为一二次设备电磁兼容标准的修订提供参考以及数据支持。     

柔性直流换流阀改进运行试验方法

为了实现对柔性直流换流阀更准确的综合应力考核,针对换流阀中含有二次环流等分量的阀电流,提出了柔性直流换流阀改进运行试验方法,可满足不同功率等级下柔性直流换流阀含有不同特征电流运行工况的试验要求。首先,对柔性直流换流阀的典型运行工况进行了应力分析,重点分析了换流阀的电流特征;其次,结合应力分析,考虑到实际工程中换流阀运行时未投入环流抑制时的桥臂电流中包含较大的二倍频分量的工况,在柔性直流换流阀的阀段试验装置和不增加试验成本的基础上,通过调制控制策略,提出了针对含二次环流分量的阀电流应力和电压应力考核的试验方法,并阐述了其运行机理;最后,搭建了实际的试验系统,并进行了验证。试验结果表明,该柔性直流换流阀改进运行试验方法具有可行性和有效性。     

变电站互感器宽频传输特性试验研究

电磁干扰威胁变电站的安全运行,由变电站一次系统通过互感器耦合进入二次系统是变电站电磁干扰的重要途径。为此,主要通过对实际互感器进行测量来建立不同电压等级互感器的宽频传输特性模型。首先介绍了采用网络分析仪测量互感器的散射特性参数的方法及其与传输特性的换算关系,测量得到了110、220、500kV电压等级变电站使用的CVT、TA的传输特性,然后通过理论分析得到了不同电压等级和类型互感器的散射特性及其差异,最后基于实测结果确定了4种互感器的宽频传输特性,讨论了互感器对电磁噪声传播过程的影响。研究结果表明,不同互感器的传输特性差异明显,但都会在数百kHz到数MHz频率范围内出现高幅值谐振点,会造成特定频率范围的过量骚扰能量从一次侧传导到二次侧。该研究工作为变电站电磁干扰传播分析和预测打下了坚实的基础。     

一种用于高压换流阀晶闸管TCU的取能装置关键技术研究

在高压直流输电系统中,换流阀是高压直流输电系统的核心设备,TCU作为换流阀功率器件晶闸管的触发控制单元,对晶闸管的可靠触发起到至关重要的作用,TCU工作时需要从外部获取能量。文中提出了一种高压换流阀晶闸管TCU取能装置,能量来源于市电,采用工频隔离变压器、高压绝缘电缆及绝缘套进行高低电位隔离;分析介绍了该取能装置的设计要点、总体设计结构及原理、磁环参数计算、晶闸管TCU内部取能回路的工作原理及使用外部电源为TCU提供取能电源的电源参数;最后通过换流阀运行试验合成回路对高压换流阀晶闸管TCU的取能装置进行了试验验证,试验结果显示文中提出的取能装置能够满足高压直流晶闸管阀TCU在晶闸管常规运行、雷电冲击环境下及低电压工作工况下的取能要求。     

高压直流换流变一次通流试验方法的研究及应用

在高压直流换流变保护调试中,确定其套管电流互感器(TA)极性及其二次回路正确性是一项较困难和复杂的工作。文中结合实际工程应用,提出了采用直流和交流一次通流校验换流变套管TA二次回路的方法。在介绍互感器同名端和极性的基础上,分析了利用直流和交流一次通流检查TA二次回路的原理;给出了换流变套管TA二次回路检查的一次通流方法及其现场应用的关键问题和完整实现方案。利用政平站换流变保护改造调试,将文中的直流和交流一次通流方法应用于实际工作,检查换流变保护相关二次电流回路极性及接线等的正确性和完整性,现场启动试验的带负荷测试验证了此方案的有效性。     

隔离开关投切旁路母线对高频通道的影响

高压变电站中一次回路与二次回路之间有多种渠道将电磁干扰加于二次回路和二次设备上,这些渠道包括传导、感应耦合和辐射,它给电力系统的安全运行带来极大的危害。隔离开关投切旁路母线对高频通道的影响是一个典型的例子。文章分析了由二次接地引线引起的干扰过电压理论,提出高频通道中的结合滤波器、高频电缆、继电保护收发信机的三级保护方法,并对其进行了现场试验。实施有效的抗干扰措施后,保证了500 kV继电保护高频通道的正常运行。     

±550 kV直流GIS长期带电试验研究

直流GIS是实现未来轻型化、紧凑化海上换流平台以及海上换流平台向深远海发展的关键设备,在投入运行前对直流GIS进行实际工况的长期带电模拟试验,可以充分预测直流GIS在全工况下长期运行的相关性能,进而提升直流GIS投入运行后直流电网的安全可靠性。文中以±550 k V直流GIS作为研究对象,对其进行了相关介绍,提出了±550 kV直流GIS的长期带电试验方案,设计了长期带电试验回路并分析了回路中设备的选取方法,最后对±550 kV直流GIS开展了实际试验,验证了所提±550 kV直流GIS长期带电试验回路的可行性,为后续进一步开展直流GIS在全工况下长期运行时的相关性能研究工作奠定了坚实的基础。     

基于MMC的柔性直流输电换流阀试验系统设计

换流阀是柔性高压直流输电工程中完成电能变换的核心模块,其运行可靠性直接关系到整个直流输电系统的稳定性,因此需对换流器阀进行严格的型式试验.运行试验是型式试验的重要一环,主要检测换流阀对电流、电压和温度应力的耐受情况.依据模块化多电平换流器(MMC)型电压源换流阀实际工程运行工况,采用等效试验的方法,设计了一种基于MMC的柔性直流输电换流阀试验系统,可对换流阀的稳态工况和暂态工况进行模拟,进而实现对换流器阀的导通、关断和有关电流特性的检验.详细介绍了基于MMC的柔性直流输电换流阀试验系统的主回路和控制系统设计,并以实际工程换流阀组件为试验对象,验证了所设计的基于MMC柔性直流输电换流阀试验系统的正确性和实用性.     

扎鲁特—青州±800 kV特高压直流输电工程主回路参数设计

依据现有的直流工程设计方法以及该工程的输送容量大、直流电压等级高的特点,对蒙东扎鲁特—青州±800 kV/10 000 MW特高压直流输电工程主回路元件参数进行了设计。通过相关计算,给出了包括换流阀、换流变压器、直流线路等主要一次设备的参数和额定运行参数。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%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,分析了直流线路电阻对系统运行特性的影响。为开展该特高压工程后续各项研究提供了参考。     

高压直流输电系统主回路参数计算平台的研发

主回路稳态参数计算是直流输电工程设计的重要组成部分,对直流输电工程的进一步发展具有重要的实际意义。阐述主回路参数计算的目的,并根据直流输电的基本理论结合高压直流系统的特点,明确了进行高压直流输电系统主回路参数研究和设计时所必需的系统基本状况和系统数据。具体描述了在考虑这些因素和提供的原始数据下,利用直流输电的基本原理,对换流变压器、换流阀等一次设备的基本参数及运行特性进行计算。最后以实际的高压直流输电工程为例,进行了该计算平台功能正确性的测试。     

华东地区22O千伏变电站二次回路干扰试验报告

一、前言本报介绍了上海地区两个220千伏变电站二次回路电磁干扰的测试情况和结果。测试工作是在1974年11-12月及1975年6月进行的。测试内容偏重于一、二次回路的操作干扰方面,包括:(1)用闸刀和开关操作220千伏空载母线和用开关切合空载线路时,在高频通道、互感器二次回路、直流回路以及与母线平行的试验电缆上所产生的干扰的幅值和频率,并与