多饋入高壓直流輸電系統(tǒng)的異常換相失敗研究

黃致遠(yuǎn)+施海娃

【摘 要】在當(dāng)前的電力企業(yè)建設(shè)和發(fā)展中，經(jīng)常將多饋入高壓直流輸電系統(tǒng)作為電力輸送轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵執(zhí)行。但是在高壓直流輸電系統(tǒng)的應(yīng)用中，異常換相是一項(xiàng)急需要解決的問題，只有處理好異常換相，才能夠開展相應(yīng)的輸電工作。論文針對(duì)多饋入高壓直流輸電系統(tǒng)的異常換相失敗進(jìn)行了分析，并根據(jù)其換相中存在的問題提出了相應(yīng)的解決對(duì)策。

【Abstract】In the current construction and development of power enterprises， multi-infeed HVDC systems are often as the key implementation for power transfer conversion. But in the application of HVDC transmission system， abnormal commutation is an urgent problem to be solved， only deal with abnormal commutation， it can carry out the corresponding transmission work. This paper analyzes the failure of abnormal commutation in multi-infeed HVDC transmission system， according to the problems existing in commutation， the corresponding solutions are proposed.

【關(guān)鍵詞】多饋入；高壓直流；輸電系統(tǒng)

【Keywords】multi-infeed；HVDC；power transmission system

【中圖分類號(hào)】TM723 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）02-0177-02

1 引言

在我國當(dāng)前的電力建設(shè)中，要想保障高壓直流輸電系統(tǒng)的電力輸送安全，就必須要加強(qiáng)對(duì)其系統(tǒng)應(yīng)用中的換相影響因素的分析，保障在系統(tǒng)的應(yīng)用中，能夠處理好相應(yīng)的換相影響因素，這樣才能全面實(shí)現(xiàn)輸電系統(tǒng)的供應(yīng)安全。

2 異常換相失敗原理分析

2.1 電壓過零點(diǎn)位移

在高壓直流輸電系統(tǒng)的應(yīng)用中，由于換流導(dǎo)致母線的應(yīng)用出現(xiàn)電壓波動(dòng)，這種情況下，就會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用的電壓波動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)電壓波動(dòng)的位置不對(duì)稱時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致電壓值下降，同時(shí)電壓的過零點(diǎn)也會(huì)提前。假設(shè)電壓換相中的相齒面積S是保持恒定的，換流弧角Y隨之減小，出現(xiàn)換相失敗現(xiàn)象。通過對(duì)臨界壓換相公式對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在換相過程中，位移角φ出現(xiàn)了明顯的位移現(xiàn)象，而此時(shí)的電壓變換現(xiàn)象卻并不明顯，下圖1是電壓過零點(diǎn)位移變化換相失敗的曲線圖[1]。

通過對(duì)上圖中的位移變換關(guān)系研究，能夠得出以下表述式：

2.2 電壓幅值降低

在高壓直流輸電系統(tǒng)的應(yīng)用中，電壓和固定時(shí)間內(nèi)換相齒面積經(jīng)過的區(qū)域，是影響電壓幅值波動(dòng)的最直接原因。下圖2是高壓輸電系統(tǒng)電壓幅值降低時(shí)的換相失敗圖示，從該圖中可以看出，當(dāng)電壓正常輸入時(shí)，逆變角α的變換角為μ，熄弧角為y。其電壓轉(zhuǎn)換之間的角變換關(guān)系為：π=α+μ+y。換相面積S1發(fā)生故障時(shí)，其電流的應(yīng)用就會(huì)直接導(dǎo)致?lián)Q流母線出現(xiàn)電壓幅值降低現(xiàn)象，但是在這個(gè)換相過程中，其相齒面積S1=S2，也就是說在換相過程中，其換相時(shí)間的長短將直接影響換相電壓的幅值變化[2]。按照?qǐng)D2中的電壓幅值關(guān)系表述經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后，得到以下公式：

式中Id代表故障前直流電流，而I'd代表故障后的直流電流，IDFL代表額定直流電流，XCPU代表換流變阻器的阻值，Y代表最小弧度角值，Y0為換相失敗之后的臨界弧角。

3多饋入高壓直流輸電系統(tǒng)異常換相失敗原因分析

3.1 母線近端接地故障

當(dāng)多饋入高壓直流輸電系統(tǒng)應(yīng)用中的換相異常出現(xiàn)后，需要對(duì)其換相異常的原因進(jìn)行分析，以便于能夠更好地處理相應(yīng)的換相管理需求，對(duì)于換相影響最深的原因之一，就是在高壓電流的輸電系統(tǒng)應(yīng)用中，其母線近端接地出現(xiàn)故障。下圖3是母線近端出現(xiàn)故障之后的電路運(yùn)行圖，從該圖中可以看出，當(dāng)換相母線1端出現(xiàn)故障時(shí)，其對(duì)應(yīng)的三相接地線也會(huì)出現(xiàn)故障。也就是說在保持SCR1為常數(shù)情況下，改變SCR2中的數(shù)值，其仿真結(jié)果表示也會(huì)隨著SCR2的增大而出現(xiàn)強(qiáng)度提高現(xiàn)象，由于這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，在一定程度程度上降低了換相臨界點(diǎn)的耦合數(shù)值，縮小了電氣之間的距離。

3.2 母線遠(yuǎn)端接地故障

按照?qǐng)D3中的電路運(yùn)行圖分析，將多饋入高壓直流輸電系統(tǒng)應(yīng)用中的母線遠(yuǎn)端接地故障進(jìn)行了專門分析，經(jīng)過分析之后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)保持SCR1為常數(shù)時(shí)，SCR2對(duì)應(yīng)的仿真結(jié)果也會(huì)出現(xiàn)和之前類似的結(jié)果，但是相應(yīng)的故障強(qiáng)度卻較之前有所下降，并且在遠(yuǎn)端母線接地故障的處理中，SCR1和SCR2之間一直呈現(xiàn)一種抑制關(guān)系，也就是說，SCR1一直在抑制著SCR2換相進(jìn)行。但是相反，SCR2反作用于SCR1時(shí)，其對(duì)應(yīng)的作用效果又會(huì)相對(duì)減弱。這個(gè)過程中，需要借助專門的換相接地分析，將影響換相的因素排除，并且改變SCR1中的常數(shù)，提升系統(tǒng)1中的換相抑制作用，最終制約換相失敗。

4 預(yù)防異常換相失敗措施實(shí)施

4.1 穩(wěn)定電壓

在處理高壓直流電的換相失敗上，要想保障其整體的換相效果能夠發(fā)揮出來，必須要進(jìn)行換相工作處理的電壓穩(wěn)定處理，通過電壓穩(wěn)定處理實(shí)現(xiàn)換相過程中的電壓抗流電壓穩(wěn)定。穩(wěn)定電壓措施的實(shí)施上，主要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行：首先，要增設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備，通過設(shè)備的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)換相系統(tǒng)應(yīng)用功率補(bǔ)償能夠得到滿足，降低換相過程中的動(dòng)態(tài)干擾程度，減少由于故障出現(xiàn)而造成換相失敗現(xiàn)象出現(xiàn)。其次，改善交流系統(tǒng)應(yīng)用的頻譜特性，也就是說，在保障交流頻譜特性處理中，應(yīng)該注重對(duì)其應(yīng)用中的頻譜轉(zhuǎn)換關(guān)系分析，這樣才能通過措施的實(shí)施，保障電壓的穩(wěn)定能夠處理好。

4.2 增大關(guān)斷越前角

在預(yù)防異常換相失敗現(xiàn)象處理中，為了將整體的換相處理工作實(shí)施好，因此，特別進(jìn)行了換相處理的關(guān)斷越前角變換分析，通過關(guān)斷越前角的變換，來確定整個(gè)換相處理工作表的預(yù)防效果。按照上文的分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)關(guān)斷越前角的變換越大時(shí)，其對(duì)應(yīng)的換相失敗現(xiàn)象就會(huì)相對(duì)減少，但是如果不能處理好換流閥內(nèi)的電流阻斷關(guān)系，就會(huì)導(dǎo)致整體的換相失敗，這對(duì)于高壓直流輸電器的換相工作實(shí)施是非常不利的，只有保障關(guān)斷越前角的變化趨于增大趨勢，才能保障電路的故障減小，同時(shí)也能降低換相處理中的故障出現(xiàn)。

5 結(jié)語

綜上所述，在多饋入高壓直流輸電系統(tǒng)的異常換相中，由于母線的近端或遠(yuǎn)端出現(xiàn)了接地故障，會(huì)致使整個(gè)輸電系統(tǒng)的運(yùn)行受到影響。在這種情況下，就需要按照輸電系統(tǒng)電力輸送的應(yīng)用需求，及時(shí)處理好母線的接地故障，保障輸電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。通過本文的總結(jié)，將預(yù)防多饋入高壓直流輸電系統(tǒng)的異常換相失敗的措施總結(jié)如下：首先，在電壓控制上，應(yīng)該穩(wěn)定電壓，保障電壓的穩(wěn)定供應(yīng)；其次，在關(guān)斷越前角的處理上，應(yīng)該采取增大處理形式，保障關(guān)斷越前角的處理，能夠?yàn)檩旊娤到y(tǒng)的電力輸送提供穩(wěn)定的電流控制。只有保障以上兩點(diǎn)措施的實(shí)施，才能夠全面保障高壓輸電系統(tǒng)的換相不會(huì)失敗。

【參考文獻(xiàn)】

【1】任景，李興源，金小明，等.多饋入高壓直流輸電系統(tǒng)中逆變站濾波器投切引起的換相失敗仿真研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2016，32（12）：17-22.

【2】靳希，郎鵬越，楊秀.多饋入高壓直流輸電系統(tǒng)中的換相失敗淺析[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，22（1）：39-42.endprint