±800kV云廣直流輸電工程平波電抗器參數選擇和布置

另1 種方案為平波電抗器分成2 部分，分別裝設在極母線上和2 個12 脈動換流器中間的聯絡線上(以下簡稱方案3)，見圖3。

直流輸電運行特性包括穩態特性和暫態特性，筆者針對不同的平抗布置方案，主要研究反映其穩態特性的最大持續運行電壓峰值，即PCOV，和反映暫態特性的換流器交叉閥組解鎖直流操作過電壓，來揭示布置方案對特高壓直流輸電運行特性的影響。

目 前過電壓絕緣配合的方法主要是在可能出現較大過電壓的關鍵點增加避雷器配置。不同于交流避雷器，直流避雷器的保護水平取決于裝設點包括換相過沖電壓的最大持續運行電壓峰值(PCOV)[11]。因此，關鍵測點PCOV 的大小是評估3 種平抗布置方案對直流輸電系統過電壓絕緣水平的影響的重要依據。

如圖1-3 所示，Uv為高端閥組Y-Y 換流變閥側A 相電壓，Udh為極母線出口直流電壓，Udm是2 個12 脈動換流器中間聯絡母線的電壓，Udv為下12 脈動換流器的2 個6 脈動橋中點的直流電壓。根據特高壓直流換流站的避雷器配置方案，上述4 個電壓測量點均裝設相應的避雷器，避雷器額定電壓和保護水平由該點的運行電壓和PCOV 決定。當平抗布置采用第2 種和第3 種方案時， 由于上下雙12 脈動換流器結構基本對稱，其2 部分電抗器產生的諧波電壓降大小相等，方向相反，因此Udm近似于純直流電壓，而方案1 的Udm諧波含量較大，輸出為脈動較大的直流電壓。Udh為12 脈動換流器各點對地PCOV 與Udm之和，因此方案1 的Udh諧波含量大于方案2、3 的諧波含量，其PCOV 也大于另外2 個方案中的PCOV， 這也將提高換流變壓器高端閥組側電壓Uv處的運行峰值和避雷器保護水平，增大相應設備的穩態應力，不利于系統安全經濟運行。此外，Udm的諧波含量太大導致數值波動較大， 將造成以Udm為輸入參考電壓的整流側定電壓控制器不能起到穩定的控制作用。

特高壓直流輸電工程采用單極雙12 脈動換流閥串聯的接線形式，每個閥組都并聯了旁路斷路器和旁路隔離開關，使得每個閥組可以單獨的投運或者退出，運行方式和操作種類數量大大增加[12]。典型的操作包括在單極低端12 脈動換流器解鎖的情況下，解鎖高端閥組，根據云廣直流工程調試過程中的記錄， 該操作多次造成Udv過電壓太大，Udv處避雷器動作。經初步分析，該避雷器動作原因與平波電抗器布置在中性母線上有關。

3 3 種平波電抗器布置方案的仿真研究

在實際工程中改變平波電抗器布置方案進行試驗研究，由于其涉及到的工程復雜，成本太高，難以實施，不具有操作性。因此，利用電磁暫態軟件建模仿真是1 種簡捷、方便、有效的途徑。

PSCAD/EMTDC 是目前世界上被廣泛使用的1種電力系統分析軟件，其主功能包括電力系統時域和頻域計算仿真，典型應用是計算電力系統遭受擾動或參數變化時，電參數隨時間變化的規律。其在高壓直流輸電系統領域的仿真研究具有較高的權威性。筆者利用PSCAD/EMTDC 軟件搭建了±800 kV云廣特高壓直流輸電工程模型，并針對應用3 種不同的平抗布置方案的特高壓直流輸電系統進行仿真研究，對比其穩態和暫態運行特性，揭示各種方案的優缺點。

特高壓直流輸電模型中，交流系統采用無窮大等值電源模擬，換流變、交直流濾波器等一次設備均采用實際參數，平波電抗器總電感值取上文中計算得到的300 mH， 直流架空線路采用軟件自帶的貝杰龍線路模型，參數均為實測所得?？刂品绞綖镃IGRE HVDC 標準模型的控制模式?；诓煌桨傅? 種模型整流側單極接線圖分別為圖1-3， 由于另一極以及逆變側的接線方式具有高度對稱性，限于篇幅不再給出。

當云廣特高壓直流輸電系統運行在額定工況時，Uv、Udh、Udm的仿真波形分別見圖4-6。

雙12 脈動換流器中間聯絡線電壓Udm的諧波含量取決于上下兩組12 脈動換流器參數的對稱度，包括上下兩閥組換流變基本參數、觸發角、對地雜散電容、平波電抗器的電感值等。在仿真中忽略了雜散電容的影響，換流變、觸發角等參數一致，因此，Udm的諧波含量取決于平抗的布置方式。見圖6，由于方案2、3 的平波電抗器分開布置在極母線和中性線或中間聯絡線上， 其對稱度遠高于方案1，Udm近似為純直流電壓，而方案1 中Udm的5、7 次諧波含量明顯較大。

單個12 脈動換流器各處對地PCOV 可以按傳統500 kV 的12 脈動換流器各點對地PCOV 的公式計算， 然后加上中間聯絡母線的直流電壓或者PCOV。因此Udm的大小和波形直接影響到Uv、Udh，如圖4、5 所示，方案1 中的換流變閥側PCOV 和極母線PCOV 明顯大于方案2、3 中相應的PCOV，因此，采用方案2、3 時，可以有效降低安裝在換流變閥側和極母線處的避雷器的額定電壓，降低避雷器保護水平， 也可降低上組12 脈動換流器各點的絕緣水平、減小穩態應力[13]。其中，方案3 中換流變閥側PCOV 要略高于方案2， 是因為平波電抗器裝設在中性母線時，雙脈動換流器結構對稱度更高。

直流操作過電壓是直流輸電工程較為常見的過電壓現象，云廣特高壓直流工程在調試過程中出現過因直流過電壓太大造成避雷器動作的事例：2010 年1 月7 日11:38， 楚雄換流站在極2 低端閥組帶功率運行的情況下，解鎖極2 高端閥組的操作時， 低端閥組2 個6 脈動換流器中點瞬時電壓Udv過大，導致該處避雷器動作。文中對該操作過程進行模擬仿真， 在不裝設避雷器的情況下觀察Udv的暫態波形，結果見圖7-9(為了便于觀察，輸出結果設置為正極性)。