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1、高压直流输电系统高压直流输电系统 控制与保护原理控制与保护原理华南理工大学电力学院华南理工大学电力学院 李晓华李晓华 13660204636 2008.3.314. 2PDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de换流器换流器p换流器是直流输电系统中最为重要的元件，其换流器是直流输电系统中最为重要的元件，其故故 障形式和机理与障形式和机理与交流系统中的一般元件有很大差交流系统中的一般元件有很大差 别，保护动作后果也是根据故障形式和机理的不别，保护动作后果也是根据故障形式和机理的不 同而有所差异。同而
2、有所差异。 p在所有的直流工程中，都没有将阀电流引入到控在所有的直流工程中，都没有将阀电流引入到控 制保护系统中，都是通过换流器故障时除阀电流制保护系统中，都是通过换流器故障时除阀电流 外其他的外其他的电气量特性电气量特性来判断是否发生换流器故障。来判断是否发生换流器故障。 一方面是为了避免增加测量系统的一方面是为了避免增加测量系统的复杂复杂性，性，另另一一 方面也是为了方面也是为了简化简化保护保护逻辑逻辑。PDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de换流器故障换流器故障主回路主回路故障故障控制系
3、统故障控制系统故障阀阀 短短 路路换换 相相 失失 败败直流直流 侧出侧出 口短口短 路路交流交流 侧相侧相 间短间短 路路交流交流 侧接侧接 地短地短 路路直流直流 侧对侧对 地短地短 路路误开误开通通不不开开通通PDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de换流器阀换流器阀短路短路p阀阀短路短路是换流器阀是换流器阀内部或内部或外外 部绝缘损坏或被短接造成部绝缘损坏或被短接造成的的 故障，故障，包括包括p整整流器阀流器阀短路短路p逆变逆变器阀器阀短路短路rLrLrLaebece2V5V3V1V6V
4、4VMNabc1fPDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de整整流器阀流器阀短路短路故障故障分析分析p阀阀短路相当于短路相当于阀在阀在正反向正反向电压作电压作用下均能导用下均能导 通，通，即即阀阀失去失去了了单相导单相导通性。通性。p整整流器阀流器阀短路短路是换流器最是换流器最严严重的一重的一种种故障。故障。p假设条假设条件件：p、；p阀阀V1向向阀阀V3换换相结束相结束后，阀后，阀V1马上马上发生发生短路短路pC3点点为为。0=0=dI0=tPDF wurde mit pdfFactory P
5、ro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.derLrLrLaebece2V5V3V1V6V4VMabcPDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de第第I阶段阶段以前以前p故障故障尚未尚未发生发生p阀阀V1和阀和阀V2正常导正常导通通p阀阀V1和阀和阀V2的电流为的电流为0=t01=dIi02=dIiPDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de第第II阶段阶段
6、p在在，即即 C3点点p阀阀V1向向V3换换相相p阀阀V1、V2、V3同时同时导导通通p形形成成a、b两相短路两相短路pp换换相瞬相瞬时时完成完成=900 trLrLrLaebece2V3V1VdLdIdIabc01idIi 30=tPDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de第第II阶段阶段p之之后后p正常正常时时：p阀阀V1关关断，断，a、b两相短路两相短路的的回路就回路就不不再存再存在在；p阀阀V2、V3导导通通；p阀阀V1故障时故障时：p阀的阀的反向导反向导通，通，a、b两相短路两相短路的
7、的回路仍然存回路仍然存在在；p阀阀V1、V2、V3同时同时导导通通pV1的电流的电流开始向负开始向负方方向向增大，而增大，而V3的电流也不的电流也不再再保保持持，而，而继续继续增大。增大。=900 tdI0=tPDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de第第II阶段阶段p各各阀电流的阀电流的求解：求解：其中，其中，是是两相短路两相短路电流的电流的幅值幅值。)cos1 ()cos(cos223 tItIiSS =)tcos(IiIiSd=1231=900 t02=dIirSLEI222=tsinEd
8、tdiLr223=tsinEeab2=rLrLrLaebece2V3V1VdLdIdIabcA)tcos(LEir+=223PDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de第第II阶段阶段p，即即C4点点 p阀阀V4触触发，阀发，阀V4阳极阳极对对阴极阴极的电压为的电压为负负，不，不能导能导通通； p阀阀V1、V2、V3同时同时导导通通 p p阀阀V4阳极阳极对对阴极阴极的电压的电压才才开始开始为为正正，阀，阀V4立立即开即开通通； p阀阀V1、V3、V2、V4同时同时导导通通 p直流直流母线母线短接
9、短接； p交流交流三三相短路相短路；=900 t= 60t= 90trLrLrLaebece2V3V1VdLdIdI4VabcPDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de第第III阶段：阶段：pp阀阀V1、V3、V2、V4同时同时导导通通p换换相瞬相瞬时时完成；完成；p交流交流三三相短路相短路只只是在换是在换相相的的瞬间存瞬间存在在；p之之后后p阀阀V1、V3、和和V4同时同时导导通通p交流的交流的a、b两相短路两相短路p直流直流短路短路则依则依然存然存在在=12090 t= 90t= 90trL
10、rLrLaebece3V1VdLdIdI4VabcPDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de第第III阶段：阶段：p各各阀电流特阀电流特点点p阀阀V1和阀和阀V3与与第第二二阶段阶段时的时的两相短路两相短路状态状态相相同同p阀阀V4代替代替阀阀V2=12090 t)tcos(IiS=123 )tcos(IiIiSd=123104=dIiPDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de第第IV阶段：阶段：
11、阀阀V6 开始导开始导通通p，即即C5点点p阀阀V5触触发，发，由由于于V5阳极阳极电电位位高高于于阴极阴极电电位位，因此立因此立即即导导通通p阀阀V1、V3、V5、V4同时同时导导通通p交流交流三三相短路相短路p直流直流短路短路t=120=120trLrLrLaebece5V3V1VdLdIdI4VabcPDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de第第IV阶段：阶段：阀阀V6 开始导开始导通通p各各阀电流的阀电流的求解：求解： p由由假设假设，有，有三三相相相相电压为电压为：p据据图可图可分分别
12、别列写列写方程方程：t=120)tsin(Eea+=150 32tsinEeab2=)tsin(Eeb+=30 32)tsin(Eec=90 32)tsin(E dtdiLr=90 325)tsin(E dtdiLr+=30 323531iiIid=rLrLrLaebece5V3V1VdLdIdI4VabcPDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de第第IV阶段：阶段：阀阀V6 开始导开始导通通p可可求求得得各各阀电流为阀电流为：其中，其中，是是三三相短路相短路电流的电流的幅值幅值。t=120)9
13、0cos(866. 035=tIiS866. 0)30cos(5 . 1323+=tIIiSS531iiIid=04=dIirSLEI323=PDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de第第IV阶段：阶段：阀阀V6 开始导开始导通通p各各阀电流特阀电流特点点 p，有最大有最大值值其中其中p在在时时达达到最大到最大值值，此此后将后将单单调减调减少少；p下下降降到到零零的时的时刻刻为为p故障阀故障阀V1的电流，在的电流，在达达到到负负的最大的最大值值t=120=150t3i33232max3432.
14、1133. 05 . 1866. 015 . 1SSSSSIIIIIi=+=+=32866. 032 23 22S rrSILE LEI=3i3i=7265.t= 210t312992SI.i=150tPDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de第第IV阶段：阶段：p，即即C6点点p阀阀V6触触发，发，处处于于交流交流三三相短路相短路状态状态，阀，阀V6两两端端的电压的电压为为零零，阀，阀V4和和V6不不能能换换相；相；p之前之前pV1、V3、V4、V5同时同时导导通通；p交流交流侧侧三三相短路相
15、短路p直流直流侧短路侧短路=7265120.t=180t=7265.tPDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de第第V阶段：阶段：p，即即阀阀V3关关断时断时刻刻p阀阀V6的的阳极阳极将高将高于于阴极阴极，将，将马上导马上导通通p阀阀V1、V4、V5和和V6同时同时导导通通p交流交流侧侧三三相短路相短路p直流直流侧短路侧短路=3307265.t=7265.trLrLrLaebece5V6V1VdLdIdI4VabcPDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.context- gmbh.de第第V阶段：阶段：p之之后后p阀阀V4关关断断p阀阀V1、V5和和V6同时同时导导通通p交流交流三三相短路相短路和直流和直流短路均解短路均解除除p阀阀V1和和V5构构成两相短路成两相短路=3307265.t=7265.trLrLrLaebece5V6V1VdLdIdIabcPDF wurde mit pdfFactory Pro- Prfversion erstellt. www.con
