曲文韜 劉昊 袁杰

摘要：由于技術(shù)的限制，內(nèi)過電壓在很大程度上會(huì)受直流輸電控制特高壓保護(hù)特性的影響而產(chǎn)生一些不利于生產(chǎn)的現(xiàn)象。為確保直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，本文在概述內(nèi)過電壓的基礎(chǔ)上，對(duì)特高壓直流輸電控制保護(hù)特性對(duì)內(nèi)過電壓的影響進(jìn)行探討，其主要包括受逆變側(cè)投旁通對(duì)的影響、受整流側(cè)移相速度的影響以及受低壓限流部分的影響，以供相關(guān)的工作人員參考借鑒。

關(guān)鍵詞：特高壓;直流輸電;控制;保護(hù)特性;內(nèi)過電壓;影響

1內(nèi)過電壓

由于操作、事故或其他原因引起系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生突然變化將出現(xiàn)從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N穩(wěn)定狀態(tài)的過渡過程，在這個(gè)過程中可能對(duì)系統(tǒng)有危險(xiǎn)的過電壓。這些過電壓是系統(tǒng)內(nèi)電磁能的振蕩和積聚引起的，所以叫內(nèi)過電壓（internal overvoltage）。內(nèi)過電壓分為操作過電壓和暫時(shí)過電壓兩大類，其中在故障或操作時(shí)瞬間發(fā)生的稱為操作過電壓，其持續(xù)時(shí)間一般在幾十毫秒之內(nèi);在暫態(tài)過渡過程結(jié)束以后出現(xiàn)的，持續(xù)時(shí)間大于0.1秒甚至數(shù)小時(shí)的持續(xù)性過電壓稱為暫時(shí)過電壓。暫時(shí)過電壓又可以分為工頻過電壓和諧振過電壓。

2特高壓直流輸電控制保護(hù)特性對(duì)內(nèi)過電壓的影響

2.1受逆變側(cè)投旁通對(duì)的影響

在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，逆變側(cè)的投旁通對(duì)往往在接收到閉鎖指令時(shí)立刻發(fā)生，這樣在進(jìn)行投旁通對(duì)時(shí)低壓電路就會(huì)在換流器直流側(cè)兩端之間產(chǎn)生。簡(jiǎn)單來說，就是這條低壓電路為直流電流提供了一個(gè)除換流變壓器之外的道路，這時(shí)直流電流可以直接從低壓電路通過而不經(jīng)過換流變壓器。除此之外，當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，逆變側(cè)投旁通對(duì)可以通過卡斷換流器中的側(cè)斷路器使交流電源能夠迅速獨(dú)立于發(fā)生故障的環(huán)節(jié)，使故障部位完全獨(dú)立于其他交流電源的運(yùn)行，從而達(dá)到降低交流斷路器因跳閘而引發(fā)內(nèi)過電壓的可能性。大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明內(nèi)過電壓在閉鎖基礎(chǔ)上的計(jì)算確實(shí)會(huì)受到投旁通對(duì)的影響。除此之外，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生的故障類型不同時(shí)，其投旁通對(duì)的開始與結(jié)束時(shí)間都不盡相同，相對(duì)應(yīng)的內(nèi)過電壓的計(jì)算也會(huì)各不相同。所以在進(jìn)行正常生產(chǎn)工作時(shí)，需要在閉鎖指令的控制下立即進(jìn)行投旁通對(duì)，但是檢測(cè)到電壓已下降至-50kV時(shí)，需要注意投旁通對(duì)必須立即停止。本文以某特高壓直流輸電項(xiàng)目為例進(jìn)一步解釋投旁通對(duì)的具體開始結(jié)束信號(hào)的問題。工程中逆變側(cè)投旁通對(duì)的閉鎖情況在級(jí)線電壓數(shù)值位于±50kV時(shí)發(fā)生，整流側(cè)的鎖閉情況在逆變側(cè)鎖閉發(fā)生后的25ms時(shí)開始，通過具體工程的相關(guān)數(shù)據(jù)可以得到投旁通對(duì)是否進(jìn)行對(duì)內(nèi)過電壓計(jì)算的影響。通過對(duì)工程結(jié)果的分析可知，當(dāng)逆變側(cè)投旁通對(duì)突然停止時(shí)，此時(shí)整流側(cè)直流級(jí)線電壓數(shù)值最大為810kV，相對(duì)應(yīng)的逆變側(cè)投旁通對(duì)不進(jìn)行緊急停止時(shí)的整流側(cè)直流級(jí)線電壓可以達(dá)到1245kV，最大電壓之間相差435kV。同時(shí)，可以注意到電網(wǎng)中其他元件的內(nèi)過電壓測(cè)量數(shù)值也都不盡相同。基于此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，想要準(zhǔn)確計(jì)算電網(wǎng)直流系統(tǒng)中內(nèi)過電壓數(shù)值并對(duì)其進(jìn)行有效研究，就必須重視旁通對(duì)在直流系統(tǒng)中的作用，對(duì)其在系統(tǒng)中開始或結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)研究，才能使工程進(jìn)行過程符合實(shí)際情況。

2.2受整流側(cè)移相速度的影響

當(dāng)直流系統(tǒng)出現(xiàn)意外不能正常工作時(shí)，整流側(cè)控制保護(hù)系統(tǒng)的觸發(fā)角會(huì)出現(xiàn)角度的改變，一般改變角度為165°。在意外發(fā)生時(shí)，移相的時(shí)間一般會(huì)受到一些相關(guān)指令的影響進(jìn)而發(fā)生一些變化，變化的程度受保護(hù)動(dòng)作特性的影響，范圍在幾毫秒到幾十毫秒之間。以一個(gè)具體的直流輸電任務(wù)為例，當(dāng)該工程的直流系統(tǒng)故障時(shí)，移相的時(shí)間為20ms左右。通過具體的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)一些閥值對(duì)中性母線的故障影響、對(duì)地的故障影響或者是二次引線單相接地造成的影響等一些有關(guān)整流側(cè)站的故障，大部分內(nèi)過電壓的計(jì)算結(jié)果不受這些障礙的影響，但是若為逆變側(cè)故障或者其他直流線路的故障，會(huì)很大程度受其影響。為了能夠更清晰地展示內(nèi)過電壓的計(jì)算受整流側(cè)移相速度影響的表現(xiàn)，可以設(shè)計(jì)電網(wǎng)工程模擬測(cè)試計(jì)算自移相命令開始20ms以及1ms之后內(nèi)移相變化至165°時(shí)內(nèi)過電壓的變化值。將測(cè)試所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，容易發(fā)現(xiàn)，因種種原因?qū)е抡鱾?cè)站發(fā)生故障時(shí)，整流側(cè)移相1ms較快速度的逆變側(cè)直流級(jí)線電壓為1390kV，相比較而言20ms較慢整流側(cè)移相速度的相關(guān)電壓值相對(duì)較低為1225kV，兩種速度下的逆變側(cè)直流級(jí)線電壓有165kV的差值，同時(shí)，電網(wǎng)中其他部件的相關(guān)電壓都各不相同。測(cè)試表明，在不同整流側(cè)移相速度下，內(nèi)過電壓表現(xiàn)出不同的數(shù)值，因此，在進(jìn)行內(nèi)過電壓的研究時(shí)，必須要考慮不同整流側(cè)速度的影響。

2.3受低壓限流部分的影響

當(dāng)直流電壓不斷降低時(shí)，直流電流的一些指令可能會(huì)受到一定程度的影響，進(jìn)而使直流電流受到限制，這種情況可以描述為低壓限流現(xiàn)象。低壓限流在電力系統(tǒng)中有著很大的作用，即使電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，低壓限流也可以最大程度的保持電力系統(tǒng)基本運(yùn)行的狀態(tài)，并且可以修復(fù)直流系統(tǒng)的故障，除此之外也可以對(duì)連續(xù)換相造成的不良影響進(jìn)行一定程度上的修復(fù)。通過大量相關(guān)工程測(cè)試，最終發(fā)現(xiàn)一些閥值對(duì)中性母線的故障影響、對(duì)地的故障影響或者是二次引線單相接地造成的影響等一些有關(guān)整流側(cè)站的故障會(huì)在計(jì)算內(nèi)過電壓以及一些低壓限流部分應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生影響。本文介紹某一特高壓直流輸電項(xiàng)目中由于逆變站換流導(dǎo)致的二次側(cè)引線單相接地相關(guān)故障的實(shí)例，借此具體說明內(nèi)過電壓的計(jì)算受低壓限流部分的影響。這種二次側(cè)印象單相接地的故障情況具有一些特殊性，比如發(fā)生故障時(shí)母線電流會(huì)增大并超過直流線路中的電流，并且逆變側(cè)閥差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作對(duì)導(dǎo)致直流線路的閉鎖，本文以介紹具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方式直接講解內(nèi)過電壓受到的相關(guān)影響，通過對(duì)考慮或者不考慮低壓限流模塊兩種不同形式數(shù)據(jù)的分析，可以得到一組對(duì)比數(shù)據(jù)。當(dāng)故障發(fā)生15ms時(shí)，逆變側(cè)出現(xiàn)了投旁通對(duì)現(xiàn)象;18ms后直接出現(xiàn)了移相;而在故障過后35ms時(shí)，整流側(cè)移相開始。與此同時(shí)，電壓下降至-50kV以下時(shí)逆變側(cè)直流線路的逆變側(cè)發(fā)生封閉現(xiàn)象，到115ms時(shí)，整流側(cè)封閉。

3結(jié)束語

特高壓直流輸電控制保護(hù)的特征會(huì)對(duì)內(nèi)過電壓造成特殊的影響，因此，在對(duì)特高壓直流輸電系統(tǒng)中內(nèi)過電壓進(jìn)行研究時(shí)。要盡量采取實(shí)際直流輸電控制保護(hù)的動(dòng)作時(shí)序，使其計(jì)算結(jié)果與實(shí)際系統(tǒng)相一致，這樣就可以為直流工程的建設(shè)和運(yùn)行創(chuàng)造更好的服務(wù)條件和技術(shù)支持。

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