【摘要】：傳統(tǒng)高壓直流輸電工程的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,由故障或操作引起的操作過電壓和雷擊過電壓嚴(yán)重威脅換流站設(shè)備絕緣安全。隨著我國模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter, MMC)柔性直流輸電工程的推廣應(yīng)用,柔性直流換流站的過電壓特性研究將直接影響換流站絕緣配合設(shè)計(jì)以及柔性直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。因此,開展柔性直流換流站的過電壓特性研究,具有重要的科研意義和工程實(shí)用價(jià)值。本文對±320kV直流電壓等級的模塊化多電平換流器的柔性直流輸電換流站的過電壓特性進(jìn)行了研究并提出了過電壓保護(hù)措施。 本文在PSCAD/EMTDC電磁暫態(tài)仿真環(huán)境下搭建了模塊化多電平柔性直流換流站過電壓仿真模型。該模型詳細(xì)考慮了MMC-HVDC的控制保護(hù)系統(tǒng),能夠在穩(wěn)態(tài)和故障態(tài)下實(shí)現(xiàn)對換流站運(yùn)行狀態(tài)的控制。并且換流站內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備的過電壓分析模型均考慮了頻變效應(yīng),能夠適用于雷擊過電壓分析�；贛MC-HVDC過電壓仿真模型,詳盡地仿真分析了典型操作故障和雷擊故障對換流站關(guān)鍵設(shè)備的故障特性,驗(yàn)證了故障理論分析的結(jié)果。 不同于交流系統(tǒng)和常規(guī)直流輸電系統(tǒng),國內(nèi)外均無可循的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范指導(dǎo)進(jìn)行MMC-HVDC換流站的絕緣配合設(shè)計(jì)工作。基于仿真分析故障下?lián)Q流站關(guān)鍵設(shè)備的過電壓特性,本文針對±320kV大連MMC-HVDC工程設(shè)計(jì)了避雷器保護(hù)方案,采用通用的荷電率計(jì)算方法配置了避雷器參數(shù)。經(jīng)過仿真分析得出避雷器的保護(hù)水平,并依據(jù)推薦的絕緣裕度確定了換流站關(guān)鍵設(shè)備的絕緣水平。本文的工作對于±320kV模塊化多電平柔性直流輸電換流站的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)有借鑒意義。
【圖文】：

從過電壓分析和絕緣配合的角度看，系統(tǒng)可以分成4個部分：交流電網(wǎng)、交流場、閥廳及直流場和直流輸電線路，如下圖2-1。本文重點(diǎn)考慮的是交流場、閥廳及直流場和直流輸電線路三個部分的故障過屯壓情況，以及雷擊過電壓。而對于換流站交流側(cè)、內(nèi)部、直流側(cè)的其他過電壓類型（操作過屯壓、暫時過電壓等），，由于引起原因復(fù)雜多樣，過電壓主頻率難以正確描述，導(dǎo)致數(shù)學(xué)模型難以統(tǒng)一表示，文中采用模擬過電壓具體產(chǎn)生原因的方法替代解決[25]。交流屯網(wǎng) 交流場 閥廳及直流場 直流輸屯線路I bsMl I 1 I1@— y|M2] I iI SsMnI1 :■ ■‘ -圖2-1基T MMC-HVDC換流站分區(qū)示意圖按照對換流站區(qū)域的劃分，可以按照類似的劃分方法將換流站故障按照發(fā)生位置大致分為如下幾種：(1)交流側(cè)故障主要考慮換流變網(wǎng)側(cè)交流母線金屬性接地故障，分別是三相接地故障A、兩相接地故障B、單相接地故障C和兩相相間短路故障D。換流變閥側(cè)交流母線金屬性接地故障可以細(xì)分為三相接地故障E、兩相接地故障F、單相接地故障G和兩相相間短路故障H。(2)換流閥故障換流閥故障主要考慮閥由于閃絡(luò)或子模塊故障造成橋臂短路失效故障I以及由于機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致橋臂^u路失效故障J。(3)直流側(cè)故障主要考慮直流電纜首段牟極接地故障K、換流站出口與直流正極電纜連接處發(fā)生斷線的永久性故障L以及直流電纜雙極短路接地故障M。(4)雷擊過電壓目前基于MMC的柔性直流輸電工程都是采用直流電纜輸送電能。直流電纜一般敷設(shè)在海底或者地下，因而不需要考慮直流側(cè)的雷擊過電壓。本文中主要考慮雷擊換流變閥側(cè)輸電線路故障N以及雷擊換流變網(wǎng)側(cè)輸電7

換流站故障種類示意圖
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM721.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2576148