±1100kV特高压直流输电系统的过电压与绝缘配合研究

摘要

我国在新世纪提出了“西电东送”、“南电北送”等新的能源发展战略，而传统的交流系统在远距离大容量输送电力时损耗大，系统的稳定性也受到极大挑战。特高压直流输电技术的快速发展为我国实施新的能源布局提供了有力支撑。我国已有的±800kV特高压直流输电工程的运行统计结果表明，由故障或操作引起的操作过电压是影响换流站直流侧设备绝缘水平的关键因素。所以，本文研究的±1100kV等级的特高压直流输电系统换流站直流侧的操作过电压与绝缘配合，在科研和实际工程应用方面都有重大意义。
　　本文首先分析了引起换流站直流侧过电压的原因，然后对这些故障或操作引起的过电压传递机理进行了理论上的研究。在确定了直流系统各设备的参数之后，通过PSCAD程序建立起了能够模拟实际工程的仿真模型，分析在典型故障或操作下，换流站关键位置，如换流阀、中性母线、直流极线等处出现的过电压情况，进而结合相关规范，给出关键设备的绝缘耐受水平。
　　对于±1100kV特高压直流输电系统，本文明确了采用A2避雷器直接保护高端换流变阀侧的避雷器布置方案和平波电抗器分别布置在直流极线和中性母线上的优势。经过仿真计算研究和查阅相关资料，确定了±1100kV特高压直流输电系统交流侧和直流侧设备的绝缘水平，例如:换流站750kV交流母线及设备的雷电和操作冲击绝缘水平分别取1950/2100kV(变压器/其它设备)和1550kV;高压端Y/Y换流变阀侧设备的雷电和操作冲击绝缘水平推荐设计值取2350kV和2100kV。提出可以适当降低整流站母线侧避雷器额定电压来降低换流变压器的雷电和操作冲击绝缘水平。
　　本文的研究结果对实际的±1100kV特高压直流输电工程有重大参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 高压直流输电发展概况和应用前景

1．2 特高压直流输电技术特点

1．3 高压直流输电系统的过电压和绝缘配合

1．3．1 高压直流输电系统过电压类型

1．3．2 高压直流输电过电压和绝缘配合研究现状

1．4 本文研究内容

第2章 换流站直流侧操作过电压产生的机理

2．1 产生换流站直流侧操作过电压的来源

2．2 换流站直流侧操作过电压产生的机理分析

2．2．1 交流电网操作过电压对换流站直流侧的影响

2．2．2 直流线路的操作过电压对换流站直流侧的影响

2．3 本章小结

第3章 特高压直流输电系统仿真模型的建立

3．1 PSCAD／EMTDC仿真软件介绍

3．2 特高压直流输电系统各设备的仿真模型及参数

3．2．1 换流变压器的模型及参数

3．2．2 换流阀的模型结构及参数

3．2．3 直流输电控制系统的模型

3．2．4 交、直流滤波器仿真模型及参数

3．2．5 直流输电线路和接地极线路的仿真模型和参数

3．2．6 金属氧化锌避雷器的伏安特性和配置方案

3．2．7 平波电抗器的布置方案和参数

3．3 本章小结

第4章 ±1100kV特高压直流输电系统典型过电压仿真分析

4．1 交流侧操作冲击在直流侧过电压的仿真

4．1．1 交流侧不对称接地故障的过电压

4．1．2 交流侧接地故障消除时产生的过电压

4．1．3 逆变站失去交流电源

4．2 直流线路操作过电压

4．2．1 双极运行方式下，一极直流线路接地，健全极的过电压

4．2．2 高端Y／Y换流变压器与阀之间接地短路

4．2．3 串联平波电抗器中点接地

4．3 本章小结

第5章 避雷器的参数和设备过电压绝缘水平

5．1 避雷器参数

5．1．1 避雷器参数选取原则和方法

5．1．2 直流避雷器参数和保护水平

5．2 换流站设备的绝缘水平

5．2．1 交流侧设备绝缘水平

5．2．2 直流侧设备绝缘水平

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研工作

致谢