±500 kV換流站諧波發(fā)射特性對(duì)湖北電網(wǎng)的影響研究

李 偉

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院，湖北 武漢 430077）

±500 kV換流站諧波發(fā)射特性對(duì)湖北電網(wǎng)的影響研究

李 偉

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院，湖北 武漢 430077）

在大量實(shí)測(cè)湖北電網(wǎng)多座±500 kV換流站諧波發(fā)射特性的基礎(chǔ)上，選取一座典型的換流站為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，介紹了換流站的諧波測(cè)試方法，分析了各個(gè)運(yùn)行工況下的諧波數(shù)據(jù)，總結(jié)了換流站的諧波發(fā)射特性對(duì)交流電網(wǎng)的主要影響因素，為換流站濾波器的設(shè)計(jì)及交流電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供價(jià)值。

諧波；整流閥；濾波器；換流站

0 引言

±500 kV換流站作為湖北電網(wǎng)500 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中主要的諧波源，其六脈動(dòng)的整流閥廳產(chǎn)生的6N±1次諧波在500 kV網(wǎng)絡(luò)中占有較大比例。諧波和濾波問(wèn)題在直流輸電工程設(shè)計(jì)[1-3]及投資的經(jīng)濟(jì)性方面有重要地位，而且對(duì)交/直流系統(tǒng)的正確可靠運(yùn)行和設(shè)備的安全又產(chǎn)生重要影響，因此，結(jié)合換流站無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備及濾波器的投退方式，實(shí)地測(cè)試分析換流站對(duì)交流電網(wǎng)的諧波發(fā)射水平有重要的研究意義。

1 試驗(yàn)背景

換流站的電氣主接線圖如圖1所示。

站內(nèi)無(wú)功補(bǔ)償裝置主要是交流濾波器、并聯(lián)電容器，4組HP11/13、2組HP24/36，沒(méi)有分大組，每組獨(dú)立掛在母線上。無(wú)功補(bǔ)償裝置額定電壓525 kV，額定容量67 Mvar。

在測(cè)試期間是完整雙極運(yùn)行方式，滿負(fù)荷1 200 MW左右和50%負(fù)荷630 MW左右交替運(yùn)行。9月13日測(cè)試葛崗線，9月14～18日同時(shí)測(cè)試葛安Ⅰ回、峽葛Ⅳ回、極Ⅰ換流變?nèi)齻€(gè)點(diǎn)，9月19日測(cè)試極Ⅱ換流變。滿負(fù)荷運(yùn)行工況下，站內(nèi)所有濾波器4組HP11/13、2組24/36濾波器全部投入，50%負(fù)荷運(yùn)行工況下退2組濾波器，只投入2組HP11/13、2組24/36濾波器。換流站內(nèi)運(yùn)行工況記錄見(jiàn)表1，諧波電壓測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

2 引起電能質(zhì)量問(wèn)題的關(guān)聯(lián)性分析

整個(gè)測(cè)試期間，換流變?cè)跐M負(fù)荷和50%負(fù)荷之間切換，換流變的電流曲線圖如圖2所示。

圖1 換流站的電氣主接線圖Fig.1 Electric main wiring diagram of converter station

表1 換流站運(yùn)行方式記錄表Tab.1 Operation mode record list of converter station

表2 母線諧波電壓Tab.2 Harmonic voltage of bus

圖2 極I換流變交流側(cè)三相電流有效值曲線圖Fig.2 Effective value curve of three-phase current of AC side of pole changing I

所有電能質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)都合格，其中諧波電壓總畸變率最大的B相，諧波含量 1.59%，在合格范圍內(nèi)。主要的諧波含量是3次、5次、11次、13次，其中11次、13次諧波含量分別為0.81%、0.14%，屬于換流站整流閥廳的特征諧波。

換流站在滿負(fù)荷運(yùn)行期間，6組濾波器全投，母線諧波電壓含量為1.4%，換流變主要特征諧波是11次諧波電流30 A，占基波比例為4%,13次諧波電流20 A，占基波比例為2.8%。

換流站在50%負(fù)荷運(yùn)行期間退兩組HP11/13濾波器，投入兩組HP11/13、兩組HP24/36濾波器，母線電壓諧波含量是1.6%，換流變主要特征諧波是11次諧波電流33 A，含量為8%，13次特征諧波21 A，含量為5%。具體比對(duì)數(shù)據(jù)如表3和表4所示。

表3 母線諧波電壓對(duì)比表Tab.3 Bus harmonic voltage comparison table

表4 換流變諧波電流對(duì)比表Tab.4 Comparison table of commutation harmonic current

從表4的對(duì)比可以看出換流站50%負(fù)荷工況下，諧波含量明顯比滿負(fù)荷工況下要大，主要特征諧波中，11次和13次諧波電流絕對(duì)值沒(méi)有明顯的變化都是30 A和20 A左右，但是占基波電流的比例分別由滿負(fù)荷工況下的4%和2.8%增加到50%負(fù)荷下的8%和5%，導(dǎo)致11次和13次的諧波電壓含量幾乎提高了一倍。說(shuō)明換流站的諧波的變化主要來(lái)自12脈動(dòng)的整流閥廳，50%負(fù)荷工況比滿負(fù)荷工況下諧波含量增加的原因是退出了兩組HP11/13濾波器，在換流站電源容量減小的情況下，閥廳產(chǎn)生的諧波電流并未減小導(dǎo)致?lián)Q流站交流場(chǎng)諧波電壓明顯變大，這一對(duì)比數(shù)據(jù)說(shuō)明換流站在濾波器的投退方式需要改善，來(lái)控制交流場(chǎng)的諧波含量在穩(wěn)定范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

換流站50%負(fù)荷工況下，諧波電壓總畸變率為1.6%比滿負(fù)荷工況諧波總畸變率1.4%要大，主要特征諧波中，11次和13次諧波電流占基波含量由滿負(fù)荷的4%和2.8%增加到8%和5%，主要原因是在50%負(fù)荷工況下?lián)Q流站退掉兩組HP11/13濾波器，導(dǎo)致諧波含量有所增加。建議對(duì)換流站HP11/13濾波器的投退方式進(jìn)行改善，應(yīng)考慮交流側(cè)母線諧波含量（需要進(jìn)行無(wú)功平衡計(jì)算和相關(guān)測(cè)試），控制換流站交流場(chǎng)的諧波含量在一穩(wěn)定范圍內(nèi),防止小方式工況下，交流場(chǎng)諧波電壓超標(biāo)。

（References）

[1] 劉振亞.特高壓直流輸電線路[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.LIU Zhenya.UHVDC transmission line[M].Beijing:China Electric Power Press,2009.

[2] 趙婉君.高壓直流輸電工程技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社,2004.ZHAO Wanjun.HVDC transmission engineering technol?ogy[M].Beijing:China Electric Power Press,2004.

[3] 張文亮，于永清，李光范，等.特高壓直流技術(shù)研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2007,27（22）:1-7.ZHANG Wenliang,YU Yongqing,LI Guangfan,et al.Study on UHVDC technology[J].Proceedings of the Chinese So?ciety of Electrical Engineering,2007,27(22):1-7.

Research on±500 kV Converter Station Harmonic Emission Characteristics Impact of Hubei Power Grid

LI Wei
(State Grid Hubei Electric Power Research Institute,Wuhan Hubei 430077,China)

Based on a large data of measured Hubei power grid harmonic emission characteristics of±500 kV converter stations,selecting a typical station based on the data analysis,the converter station harmonic test method is introduced,the harmonic data in various operating conditions are analyzed,the main influence factors of harmonic emission characteristics of converter station on AC power grid are summarized.The analysis results have important reference value for the design of converter filter and the safe operation of AC power grid.

harmonic;rectifier valve;filter;converter station

TM721；TM711

A

1006-3986(2016)12-0025-03

10.19308/j.hep.2016.12.006

2016-11-19

李 偉(1985),男,湖北仙桃人，碩士，高級(jí)工程師。