±1100kV特高压直流换流阀能量分布仿真和衰减因素分析.pdfVIP

±1100kV 特高压直流换流阀能量分布仿 真及衰减因素分析 1 1 2 1 1 1 韩雪 ，司马文霞 ，王荣 ，杨庆 ，袁涛 ，杨鸣 （1.重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆 400044；2.国网成都供电公司,成都 610041） 摘 要：换流阀由大量的饱和电抗器、并联电容、阻尼电阻和杂散电容组成，具有典型的链式结构。换流 站阀厅闭锁后，其内部的电感和电容上将存在大量的残余能量，且一般换流阀残余能量的衰减时间常数极 大，严重影响了阀厅设备维修效率。本文结合电网络理论知识，推导换流阀零输入响应方程，求解网络函 数状态方程，分析换流阀残余能量分布特点，研究其来源、分布位置及影响因素。最后，以搭建的 ±1100kV 直流输电仿真模型为基础，对换流阀中的电场能、磁场能的分布情况分别进行分析，并验证理论 分析结果。 关键词：特高压直流输电 直流极闭锁 残余能量 接地开关 0 引言 换流阀由大量的饱和电抗器、并联电容、阻尼电阻和杂散电容组成，具有典型的链式结 构[1] 。换流站阀厅闭锁后，其内部的电感和电容上将存在大量的残余能量，且一般换流阀残 余能量的衰减时间常数极大，严重影响了阀厅设备维修效率。目前，国内外学者对换流阀系 统电压分布计算与分析的文献不多，大多数文献和标准研究重点是换流阀内部组件间的过电 压分布和测试[2-9] ，对换流阀内部电压、电流分布及其泄放通路研究只有较少研究涉及。 文献[10]对换流站阀厅两种不同接地开关配置方案下阀厅能量的泄放路径进行了分析， 但仍未对换流阀残余能量泄放机理、分布特点等进行深入分析。 因此，本文结合电网络理论知识，推导换流阀零输入响应方程，求解网络函数状态方 程，分析换流阀残余能量分布特点，研究其来源、分布位置及影响因素。最后，搭建 ±1100kV 直流输电仿真模型来验证理论分析结果。 1 直流输电系统仿真模型及参数 基金资助项目：1 国家重点实验室重点研究项目(2007DA10512714104) 2. 国家创新研究群体基金 1 1 — 1100kV 图 为准东 成都 特高压直流输电工程一次接线图，该工程双极额定输送功 率为 11000MW ，额定运行电压为 1100kV，最高运行电压为 1122kV；两端换流站每极 采用双 12 脉动换流器串联接线方式，系统运行方式多，可靠性高。 换流站直流平波电抗器按户外干式绝缘考虑，每极电感量考虑为 240mH 。为减小高电 压等级下，大故障电流对中性母线上设备的危害，平波电抗器采用直流极母线与中性母线对 称分布方式，各 120mH。 特高压直流系统的运行及可靠性要求直流控制应以每个 12 脉动为基本单元进行配置， 各 12 脉动阀组控制功能的实现保持最大程度的独立。因此，本文采用各阀组配置完全独立 的换流触发角控制策略。整流侧维持直流电流，逆变侧维持直流电压，控制系统参考 CIGRE 标准直流系统模型。本文采用 PSCAD/EMTDC 软件搭建直流输电系统模型，设置直 2 流换流站阀组闭锁时序如图 所示。 直流输电 线路 交流系统I 交流系统II 整流侧 逆变侧 图1 ±1100kV特高压直流输电工程一次接线图 移相 α=90°(HV) α= 15°(LV) 阀组闭锁命令 闭锁触发脉冲