高压直流输电系统的过电压保护和绝缘配合

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2(X)4年第11期《贵州电力技术》(总第65期)高压直流输电系统的过电压保护和绝缘配合中国南方电网超高压输变电公司贵阳局向奕[550003]贵州送变电工程公司隆重[550002]随着电力系统的高速发展，高压直流输电技术而很有可能产生并联谐振。当投入空载换流变压器由于其在技术、经济、输电容量、输电损耗、运行的可时，其励磁涌流中的低次谐波分量会引发谐振过电靠性等许多性能指标上均优于交流输电，因而得到压。所以在所有换流变压器的进线断路器上均加装了越来越广泛的运用。由于直流输电系统中的过电合闸电阻，用以提高阻尼，降低换流变压器投入时的压，特别是

2、内部过电压，无论就其产生机理及出现频谐振过电压。率来说，还是从幅值、波形来看，都与通常的交流系1．1．3切除故障引起的饱和过电压统有着很大的差别，直流避雷器的工作条件、原理、当在换流站交流母线上或在交流母线附近处发结构、保护特性等也和交流避雷器不一样，电气设备生单相或多相短路故障时，在故障期间，换流变压器在直流系统中的电气绝缘特性也和交流系统不一中含有剩磁，剩磁的大小保持故障前的水平。当故样，因此高压直流输电系统中的过电压保护和绝缘障切除交流母线电压恢复的时候，电压相位与剩磁配合是一个值得研究的课题。的相位不匹配，将会使变压器发生饱和，从而产生过笔者有幸参与了贵广直流输电安顺换流站工程

3、电压。的建设和运行过程，本文将结合安顺换流站工程的1．2操作过电压具体情况，对高压直流输电系统中过电压保护和换(1)交流侧操作过电压流站的绝缘配合情况进行论述。在换流站的交流侧进行操作、发生故障或故障切除时会引起操作过电压，该过电压会对换流站交1高压直流输电系统过电压流侧的各种设备产生冲击，并通过换流变压器耦合1．1暂时过电压到直流侧，对换流阀和直流母线及设备产生冲击。1．1．1甩负荷引起的工频过电压引起换流站交流侧产生操作过电压有以下几种情当换流站的无功负荷发生较大变化时，系统将况：线路合闸和重合闸、交流滤波器和并联电容器组产生不同程度的电压变化，特别是当无功负荷突然的合闸和重合闸、

4、故障开始时产生的过电压、故障切消失时，将会产生幅值很大的工频过电压。如换流除时产生的过电压等。变压器停运等。(2)阀厅内换流器短路故障引起的过电压。由于交流系统的异常运行，如三相故障切除、单(3)直流极母线短路故障引起的过电压。相接地故障或直流系统故障引起甩直流负荷，将会(4)控制系统故障引起的过电压。引起工频过电压，其过电压幅值的大小取决于电网(5)金属回路断线引起的过电压。条件、无功功率的变化和短路容量两者之间的关系当换流站以单极金属回路方式运行时，一旦金以及系统的短路容量等。当交流系统在换流站附近属回路断线，整流站的直流电流必然会强迫通过E三相短路时，交流母线电压急剧下降为零，换

5、流站迅避雷器(见图2)流人大地并经过逆变站的接地极形速甩掉直流负荷，一旦故障切除也将出现幅值很高成导通回路，因为E避雷器无法长时间承受大电流的工频过电压。所以对于交流母线设备的绝缘水通过，所以必须通过继电保护装置迅速闭锁阀组，切平，应考虑到直流双极停运，因为此时的电压水平最断直流电流。高。1．3雷电过电压1．1．2换流变压器投入时引起的饱和过电压换流站出现的雷电过电压一般是从交流线路或换流站的滤波场中通常设有大量呈容性阻抗的直流线路入侵的，由于换流站阀厅和直流线路之间滤波器和无功补偿装置，而交流系统为感性阻抗，因有平波电抗器隔开，和交流线路之间有换流变压器-1·维普资讯http://w

6、ww.cqvip.com20O4年第ll期《贵州电力技术)(总第65期)隔开，使得雷电波的波头和幅值都被这些大电抗所颗粒构成。衰减。因此一般在设计中不考虑雷电过电压。2．3ZnO避雷器主要的电气性能但在换流变及其网侧交流设备、平波电抗器及2．3．1ZnO避雷器的伏安特性直流场内设备仍有雷电波威胁，在选择避雷器时应ZnO避雷器的氧化锌阀片具有很理想的非线性加以考虑。伏安特性，在工作电压下ZnO阀片实际上相当于良好的绝缘体。其伏安特性可以表示为2高压直流输电系统过电压保护装置——U=C1。直流避雷器其中，口为非线性系数，与电流密度有关，一般为0．同交流系统一样，高压直流输电系统需要配置01

7、—0．05，在大的雷电流(1OkA)下，口也不大于0．过电压保护装置，对各种过电压进行限制，以达到降1；C为与ZnO芯片结构有关的常数。低绝缘水平、保护电气设备、提高设备运行的安全可ZnO避雷器的伏安特性如图1所示，可分为小靠性、减少投资的目的。换流站的过电压保护装置电流区、非线性区和饱和区。电流在1mA以下时，有很多种运用得较多的是直流避雷器，它是高压直其口较高，通常在0．2左右；电流在1mA到3kA流输电系统绝缘配合的基础，其工作条件和工作