基于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

江渭涛

（国网江苏省电力公司检修分公司特高压交直流运检中心,江苏南京,210000）

基于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

江渭涛

（国网江苏省电力公司检修分公司特高压交直流运检中心,江苏南京,210000）

特高压直流换流站是我国电网结构中的重要组成部分，所具有的性能对于电网运行具有直接性影响，其中最为重要的就是特高压直流换流站所具有的绝缘性能，对于换流站所具有的经济性能具有直接性因素。

特高压直流；换流站；直流暂态过电压；绝缘配合；直流保护策略

0 前言

伴随着直流输电电压的不断提升，换流站绝缘部分在换流站内的作用越加突出。特高压直流系统每天所需要运输容量较多，要是出现任何故障，所产生的损失也将十分严重，现在对于换流站运行所拥有的经验有限，所以对于换流站过压及绝缘配合进行研究具有重要的现实意义。对于换流站过电压及绝缘配合造成影响的因素较多，例如电力系统运行方式、操作方式等等，但是现在对于换流站绝缘配合影响因素研究成果较少，特别是在保护策略方面。

1 换流站直流暂态过电压仿真模型

图一表示的是某特高压直流输电工程的避雷器配置结构示意图，由图一可以发现，交流母线避雷器为A，高端换流变闸侧避雷器为A2，阀避雷器一共有三个，分别是V1、V2、V3，中点避雷器为C1，C2表示的是上12脉动桥避雷器，极限避雷器为D，金属回线避雷器为EM，中性母线避雷器为E1、E2，中性母线避雷器一共拥有8台，其中三台之间为并联关系。正是根据这种避雷器装置形式，创建了直流暂态过电压仿真模型。

创建直流暂态过电压仿真模型过程中，系统两端交流想主要是通过短路容量及潮流分布等等数值进行确定。直流输电线路及接地极限路在选择模型中，选择的都是频率相关模型，也就是频率相位模型。在对于换流站内部及有关设备构建模型中，都需要根据换流站实际设备运行所产生的电气参数作为基础要求，但是需要将不同设备之间进行沟通连接的长度及阻抗忽视，并且将换流站内的换流闸都假设为理想开关，也就是将换流闸在开关过程中所消耗的时间全部忽略不计。避雷器案在实际操作过程中所产生的电阻，直接有伏安特性缺陷标志，属于非线性电阻。

以上就是对于仿真模型的描述，利用该模型对于换流站直流暂态过电压及避雷器应力分布进行计算，能够对于换流站直流暂态过电压及避雷器应力分布情况全面了解。根据计算结果分析研究之后发现，对于换流站过电压及绝缘配置方式影响严重的保护措施主要有两种，分别是直流差动保护及接地极线过电压保护。直流差动保护主要是通过高端换流变阀对于避雷器应力分布造成影响；接地极线过电压保护主要是在金属回线接地的过程中，对于避雷器应力分布进行影响。

图一：换流站单极避雷器配置方式

2 换流器直流差动保护

在对于换流站绝缘配合及仿真分析原有研究成果研究之后发现高端换流阀侧接地对于换流器内部绝缘配合具有直接性影响，进而也就造成阀避雷器及中性母线高能避雷器内所分布的应力较大。造成这种现象的原因较多，避雷器所能够承受的最大应力数值实际上与系统实际运行形式之间有着紧密管理，因此，在对于特高压换流站仿真分析中，需要将换流站多种运行方式进行考虑。根据理论及仿真计算结果分析发现，换流站要是选择使用枯小方式，电流数值较小，并且换流阀关闭也将更加容易，所以阀避雷器内应力数值较大。

3 接地极线过电压保护

在对于接地极线过电压进行保护中，是以中性母线对地电压作为基础，进而对于接地极线进行检测。直流系统在实际运行中要是选择GR方式或者是MR方式，接地极线遭遇雷击的可能性就较高，主要原因是由于线路由于多种因素的共同影响形成开路，进而造成中性母线电压的上升，直流电流被迫通过中性母线及避雷器进入打的，在这个过程中，中性母线及避雷器所需要承受的应力较大。所以，中性母线及避雷器所需要承受的应力，与接地极线保护时间之间有着紧密关联。

换流站在刚开始出现故障的之后，E2避雷器周围的电压数值升高，但是随之就会逐渐较小，但是E1避雷器周围的电压数值下降，随后又不断升高。造成两个避雷器出现这种情况的主要原因是由于线路在构成开路之后，电压波向故障点传播过程中，首先经过的是E2避雷器，然后通过中性母线，最后才到达E1避雷器，这个时候的电压数值已经逐渐下降，所以E2避雷器的应力值较高。

4 结论

本文在基于直流保护策略对某特高压换流站过电压及绝缘配合影响的仿真分析研究之后，发现特高压换流站在实际建设过程中，应该根据自身实际情况，借鉴其他成果换流站的经验，对于换流程进行科学合理设定，保证过电压及绝缘配合在合理范围之内。

[1]张翠霞,陈秀娟,葛栋,焦飞,张刘春.±1000kV级直流输电工程系统过电压抑制和绝缘配合[J].高电压技术,2013,03:520-525.

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DC protection strategy for UHVDC converter station overvoltage and insulation coordination based on Simulation Analysis on effect

Jiang Weitao
（State Grid Jiangsu electric power company maintenance branch UHV AC and DC Inspection Center,Nanjing Jiangsu,210000）

Uhvdcconverter station is an important part of the grid structure in our country,the performance has direct impact on power grid operation is one of the most important,the insulation performance is uhvdcconverterstation has,for the economy with the station has a direct factor to.

UHVDC; DC converter;transient overvoltage;insulation coordination;DC protection strategy