柔性直流输电系统过电压与绝缘配合报告.doc
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柔性直流输电系统过电压及绝缘配合报告
西安交通大学
2012..15
目 录
1. 研究背景和内容 4
2. 两端柔性直流输电系统仿真模型的建立 4
2.1 柔性直流输电系统参数 4
2.1.1 换流站电路拓扑 4
2.1.2交流系统等效模型 4
2.1.3 换流变压器参数 4
2.1.4 交流滤波器与直流电容器 4
2.1.5 直流输电线路 4
2.2 VSC换流站控制系统 4
2.2.1 SPWM控制原理 4
2.2.2 整流站控制 4
2.2.3 逆变站控制 4
2.3 系统正常运行结果 4
2.4 本章小结 4
3. 柔性直流输电系统中的操作过电压 4
3.1 柔性直流输电系统的过电压 4
3.2 交流系统单相接地故障 4
3.2.1 整流侧交流系统单相接地故障 4
3.2.2 逆变侧交流系统接地故障 4
3.2.3 过电压分析 4
3.3 交流系统单相接地故障后断路器自动重合闸 4
3.3.1 整流侧交流系统单相接地故障 4
3.3.2 逆变侧交流系统接地故障 4
3.3.3 过电压分析 4
3.4 交流系统两相短路故障 4
3.4.1 整流侧交流系统两相短路故障 4
3.4.2 逆变侧交流系统两相短路故障 4
3.4.3过电压分析 4
3.5 交流系统两相短路接地故障 4
3.4.1 整流侧交流系统两相短路接地故障 4
3.4.2 逆变侧交流系统两相短路接地故障 4
3.4.3过电压分析 4
3.6 换流变压器与换流阀连接母线单相接地故障 4
3.6.1 整流侧换流变压器与换流阀连接母线单线接地故障 4
3.6.2 逆变侧换流变压器与换流阀连接母线单相接地故障 4
3.6.3 过电压分析 4
3.7换流阀阀顶接地故障 4
3.7.1 整流侧换流阀阀顶接地故障 4
3.7.2 逆变侧换流阀阀顶接地故障 4
3.7.3 过电压分析 4
3.8 直流极线接地故障 4
3.9 本章小结 4
4. 柔性直流输电系统的绝缘配合 4
4.1 柔性直流输电系统的操作过电压统计 4
4.2 柔性直流输电系统的避雷器配置 4
4.2.1 换流站交流母线避雷器A1 4
4.2.2 换流变压器与换流阀连接母线避雷器A2 4
4.2.3 IGBT并联避雷器V 4
4.2.4 直流极线避雷器DL 4
4.3 本章小结 4
5.结论 4
1. 研究背景和内容
柔性直流输电技术，即基于电压源型换流站的直流输电技术，是一种新型的直流输电技术，它使用可控的具有自关断能力的电力电子器件（如IGBT，GTO等）代替了传统直流输电技中的晶闸管作为换流器件，解决了传统直流输电系统无法向无源系统供电的缺陷。同时，由于脉宽调制（PWM）等技术的使用，使柔性直流输电系统具有可实现无源逆变、滤波及无功补偿设备简单、换流站建设成本低和潮流控制灵活等优势，在向偏远孤立负荷供电、联接分散的小型电场以及构建多端城市电网等方面具有广阔的应用前景。
由于柔性直流输电系统在换流阀的工作特性、电路拓扑结构以及VSC换流站控制系统等方面不同于传统的直流输电系统，因此系统中发生故障时系统中的过电压特性也不同于传统的直流输电系统因此，通过建立柔性直流输电系统的PSCAD仿真模型研究故障下系统中的过电压特性，可以为柔性直流输电系统中。
综上所述，主要内容如下：
（1）建立两端的柔性直流输电系统仿真模型。
（2）。
2. 两端柔性直流输电系统仿真模型的建立
本项目中以两端柔性直流输电系统（如图2-1）为例进行分析，建立了相应的PSCAD仿真模型。本章将对模型中的各模块进行阐述。
图2-1 两端柔性直流输电系统示意图
2.1 柔性直流输电系统参数
2.1.1 换流站电路拓扑
模型中换流站采用传统的三相两电平结构，如图2-2所示。
图2-2 三相两电平式换流站
2.1.2交流系统等效模型
在模型中，将换流站的交流侧系统等效为交流电源和阻抗的串联，设定交流系统的额定电压为115kV，整流侧交流系统为强交流系统而逆变侧交流系统为弱交流系统，等效的电源参数如表2-1所示，两端交流系统的等效模型如图2-3所示。
表2-1 交流系统等效参数
电源电压/kV 阻抗/( 阻抗角/( 整流侧 115 0.37557 80 逆变侧 115 26.45 80
（a）整流侧 （b）逆变侧
图2-3 交流系统电源模型
2.1.3 换流变压器参数
换流变压器为三相双绕组变压器，变压器绕组为Y/(接法，其中交流侧绕组采用Y接法，中性点接地。变压器变比为115kV/62.5kV，绕组漏电抗为0.1p.u.。
2.1.4 交流滤波器与直流电容器
对于柔性直流输电系统，利用PWM技术和控制系统可以简化滤波和无功补偿设备，因此在模型中仅有简单的交流滤波器，并且都为低通滤波器（图2-
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