±800kV云广直流输电工程平波电抗器参数选择和布置

另1 种方案为平波电抗器分成2 部分，分别装设在极母线上和2 个12 脉动换流器中间的联络线上(以下简称方案3)，见图3。

直流输电运行特性包括稳态特性和暂态特性，笔者针对不同的平抗布置方案，主要研究反映其稳态特性的最大持续运行电压峰值，即PCOV，和反映暂态特性的换流器交叉阀组解锁直流操作过电压，来揭示布置方案对特高压直流输电运行特性的影响。

目 前过电压绝缘配合的方法主要是在可能出现较大过电压的关键点增加避雷器配置。不同于交流避雷器，直流避雷器的保护水平取决于装设点包括换相过冲电压的最大持续运行电压峰值(PCOV)[11]。因此，关键测点PCOV 的大小是评估3 种平抗布置方案对直流输电系统过电压绝缘水平的影响的重要依据。

如图1-3 所示，Uv为高端阀组Y-Y 换流变阀侧A 相电压，Udh为极母线出口直流电压，Udm是2 个12 脉动换流器中间联络母线的电压，Udv为下12 脉动换流器的2 个6 脉动桥中点的直流电压。根据特高压直流换流站的避雷器配置方案，上述4 个电压测量点均装设相应的避雷器，避雷器额定电压和保护水平由该点的运行电压和PCOV 决定。当平抗布置采用第2 种和第3 种方案时， 由于上下双12 脉动换流器结构基本对称，其2 部分电抗器产生的谐波电压降大小相等，方向相反，因此Udm近似于纯直流电压，而方案1 的Udm谐波含量较大，输出为脉动较大的直流电压。Udh为12 脉动换流器各点对地PCOV 与Udm之和，因此方案1 的Udh谐波含量大于方案2、3 的谐波含量，其PCOV 也大于另外2 个方案中的PCOV， 这也将提高换流变压器高端阀组侧电压Uv处的运行峰值和避雷器保护水平，增大相应设备的稳态应力，不利于系统安全经济运行。此外，Udm的谐波含量太大导致数值波动较大， 将造成以Udm为输入参考电压的整流侧定电压控制器不能起到稳定的控制作用。

特高压直流输电工程采用单极双12 脉动换流阀串联的接线形式，每个阀组都并联了旁路断路器和旁路隔离开关，使得每个阀组可以单独的投运或者退出，运行方式和操作种类数量大大增加[12]。典型的操作包括在单极低端12 脉动换流器解锁的情况下，解锁高端阀组，根据云广直流工程调试过程中的记录， 该操作多次造成Udv过电压太大，Udv处避雷器动作。经初步分析，该避雷器动作原因与平波电抗器布置在中性母线上有关。

3 3 种平波电抗器布置方案的仿真研究

在实际工程中改变平波电抗器布置方案进行试验研究，由于其涉及到的工程复杂，成本太高，难以实施，不具有操作性。因此，利用电磁暂态软件建模仿真是1 种简捷、方便、有效的途径。

PSCAD/EMTDC 是目前世界上被广泛使用的1种电力系统分析软件，其主功能包括电力系统时域和频域计算仿真，典型应用是计算电力系统遭受扰动或参数变化时，电参数随时间变化的规律。其在高压直流输电系统领域的仿真研究具有较高的权威性。笔者利用PSCAD/EMTDC 软件搭建了±800kV云广特高压直流输电工程模型，并针对应用3 种不同的平抗布置方案的特高压直流输电系统进行仿真研究，对比其稳态和暂态运行特性，揭示各种方案的优缺点。

特高压直流输电模型中，交流系统采用无穷大等值电源模拟，换流变、交直流滤波器等一次设备均采用实际参数，平波电抗器总电感值取上文中计算得到的300 mH， 直流架空线路采用软件自带的贝杰龙线路模型，参数均为实测所得。控制方式为CIGRE HVDC 标准模型的控制模式。基于不同方案的3 种模型整流侧单极接线图分别为图1-3， 由于另一极以及逆变侧的接线方式具有高度对称性，限于篇幅不再给出。

当云广特高压直流输电系统运行在额定工况时，Uv、Udh、Udm的仿真波形分别见图4-6。

双12 脉动换流器中间联络线电压Udm的谐波含量取决于上下两组12 脉动换流器参数的对称度，包括上下两阀组换流变基本参数、触发角、对地杂散电容、平波电抗器的电感值等。在仿真中忽略了杂散电容的影响，换流变、触发角等参数一致，因此，Udm的谐波含量取决于平抗的布置方式。见图6，由于方案2、3 的平波电抗器分开布置在极母线和中性线或中间联络线上， 其对称度远高于方案1，Udm近似为纯直流电压，而方案1 中Udm的5、7 次谐波含量明显较大。

单个12 脉动换流器各处对地PCOV 可以按传统500kV的12 脉动换流器各点对地PCOV 的公式计算， 然后加上中间联络母线的直流电压或者PCOV。因此Udm的大小和波形直接影响到Uv、Udh，如图4、5 所示，方案1 中的换流变阀侧PCOV 和极母线PCOV 明显大于方案2、3 中相应的PCOV，因此，采用方案2、3 时，可以有效降低安装在换流变阀侧和极母线处的避雷器的额定电压，降低避雷器保护水平， 也可降低上组12 脉动换流器各点的绝缘水平、减小稳态应力[13]。其中，方案3 中换流变阀侧PCOV 要略高于方案2， 是因为平波电抗器装设在中性母线时，双脉动换流器结构对称度更高。

直流操作过电压是直流输电工程较为常见的过电压现象，云广特高压直流工程在调试过程中出现过因直流过电压太大造成避雷器动作的事例：2010 年1 月7 日11:38， 楚雄换流站在极2 低端阀组带功率运行的情况下，解锁极2 高端阀组的操作时， 低端阀组2 个6 脉动换流器中点瞬时电压Udv过大，导致该处避雷器动作。文中对该操作过程进行模拟仿真， 在不装设避雷器的情况下观察Udv的暂态波形，结果见图7-9(为了便于观察，输出结果设置为正极性)。