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1、15.特高压直流输电系统过电特高压直流输电系统过电压保护与换流站绝缘配合压保护与换流站绝缘配合5.1 常常规高高压直流直流输电系系统过电压保保护与与换流站流站绝缘配合配合5.2 特高特高压直流直流输电系系统过电压保保护与与换流站流站绝缘配合的特点配合的特点25.1 常常规高高压直流直流输电系系统过电压保保护与与换流站流站绝缘配合配合3直流输电系统绝缘配合直流输电系统绝缘配合直流直流输电系系统的的绝缘配合包括直流配合包括直流输电线路的路的绝缘配合和配合和换流站的流站的绝缘配合。配合。架空架空线路路绝缘配合主要内容是配合主要内容是: 选择线路路的的绝缘水平、最小空气水平、最小空气间隙、确定隙、确定
2、线路路绝缘子的型式和片数、确定杆塔的子的型式和片数、确定杆塔的设计尺寸尺寸等。等。换流站流站绝缘配合的主要内容是：配合的主要内容是：过电压防防护措施和避雷器配置方案的措施和避雷器配置方案的选择、各种避、各种避雷器特性及参数的雷器特性及参数的选择、最小空气、最小空气间隙、隙、换流站内各种流站内各种设备绝缘水平的确定等。水平的确定等。 4直流输电系统的过电压直流输电系统的过电压 直流直流输电系系统的的过电压也像交流也像交流输电系系统一一样，按，按过电压持持续时间的的长短，分短，分为:暂时过电压操作操作过电压雷雷电过电压陡波陡波过电压5暂时过电压暂时过电压 换流站交流流站交流侧暂时过电压 1）甩）甩
3、负荷荷过电压 2）变压器投入器投入时引起的引起的饱和和过电压 3）清除故障引起的）清除故障引起的饱和和过电压 换流站直流流站直流侧暂时过电压 1) 从交流从交流侧传来的来的暂时过电压2 由由换流器故障所引起的流器故障所引起的过电压 6操作过电压操作过电压 操作操作过电压是指波是指波头为30-1000 s，波尾，波尾为1500 s或更或更长的的过电压波波 换流站交流流站交流侧操作操作过电压 由交流由交流侧操作和故障所引起操作和故障所引起 1）线路合路合闸和重合和重合闸 2）投入和重新投入交流）投入和重新投入交流滤波器或并波器或并联电容器容器 3）逆）逆变站交流母站交流母线的出的出线全部或大部被全
4、部或大部被误切除切除 4）对地故障地故障 换流站直流流站直流侧操作操作过电压 1）交流）交流侧传来的操作来的操作过电压 2）换流器短路故障流器短路故障 3）直流）直流电流断流断续 直流直流输电线路的操作路的操作过电压 1）极）极对地短路故障地短路故障 2）开路的直流）开路的直流线路不受控充路不受控充电 7雷电过电压雷电过电压 雷雷电过电压通常是指波通常是指波头为1-3 s，波尾，波尾为10-100 s的的过电压波。波。直流架空直流架空线路路产生雷生雷电过电压的机理，与交流的机理，与交流输电系系统的的情况没有本情况没有本质差差别。直直击雷和反雷和反击雷在直流雷在直流线路上路上产生雷生雷电过电压，
5、它将沿，它将沿线路路传入入换流站的直流开关流站的直流开关场。雷雷电大多大多为负极性，从而使正极极性，从而使正极导线的雷的雷击次数次数远高于高于负极极导线。因此，。因此，单极架空极架空线路直流工程大多路直流工程大多选负极性。极性。换流站内的雷流站内的雷电过电压通常都是从交流通常都是从交流线路或直流路或直流线路侵路侵入的。入的。 雷雷电过电压对换流站流站设备来来说，并不是，并不是绝缘选择的决定性的决定性因素。因素。对于直流架空于直流架空线路，只要全路，只要全线装有避雷装有避雷线，在杆塔接地，在杆塔接地电阻阻较小小时，雷，雷电过电压也不会造成威也不会造成威胁。 8陡波过电压陡波过电压 陡波陡波过电压
6、通常是指通常是指电压上升率到上升率到1200 kV/ s的的过电压波。波。当当处于高于高电位的位的换流流变压器器阀侧出口到出口到换流流阀之之间对地短路地短路时，换流器流器杂散散电容上的极容上的极对地地电压将直将直接作用在接作用在阀上，上，对阀产生陡波生陡波过电压。当两个当两个换流器串流器串联时，如果某一，如果某一换流器全部流器全部阀都都导通或通或误投旁通投旁通对，剩下未，剩下未导通的通的换流器将耐受全部流器将耐受全部极极对地地电压，此，此时将造成陡波将造成陡波过电压。 9过电压保护措施过电压保护措施 1. 阻尼装置阻尼装置 阀阻尼回路阻尼回路2 控制系控制系统措施措施 1）防止全）防止全电压起
7、起动 2）防止）防止电流断流断续 3）防止直流停运）防止直流停运时的的过电压 直流直流电流到零之后，再流到零之后，再闭锁触触发角角 4）防止）防止换流站交流母流站交流母线暂时过电压 快速无功功率控制快速无功功率控制 3 保保护间隙隙 现已不用已不用4 避雷器避雷器 雷器是雷器是输电系系统绝缘配合的基配合的基础，其保，其保护水平决定了水平决定了设备的的绝缘水平。水平。直直流避雷器的运行条件要比交流避雷器流避雷器的运行条件要比交流避雷器严酷得多。酷得多。 目前在直流目前在直流输电工程中，已无例外地均采用氧化工程中，已无例外地均采用氧化锌避雷器作避雷器作为过电压保保护装置。装置。 10换流站绝缘配合
8、换流站绝缘配合 换流站的流站的绝缘配合是以避雷器的保配合是以避雷器的保护特性特性为基基础，其主要内容是：，其主要内容是：1. 避雷器配置方案的避雷器配置方案的选择2. 各种避雷器特性及参数的各种避雷器特性及参数的选择3. 各种各种设备绝缘水平的确定水平的确定11绝缘配合的一般过程绝缘配合的一般过程 换流站流站过电压保保护和和绝缘配合的一般配合的一般过程是：程是： 确定避雷器的配置方案；确定避雷器的配置方案； 确定各避雷器的确定各避雷器的额定定电压和保和保护特性；特性； 初步确定配合初步确定配合电流，保流，保护残残压和和设备绝缘水水平；平； 进行行过电压研究，确定避雷器能量要求，校研究，确定避雷
9、器能量要求，校核核实际流流过避雷器的避雷器的电流幅流幅值是否超是否超过配合配合电流；流； 如果必要，如果必要，进行行调整，一般情况下整，一般情况下调整避雷整避雷器并器并联柱数，必要柱数，必要时需需调整整额定定电压甚至配置甚至配置方案，最方案，最终确定保确定保护方案和方案和绝缘水平。水平。1212脉动换流器的避脉动换流器的避雷器典型配置方案雷器典型配置方案 13换流站主要设备的换流站主要设备的绝缘水平绝缘水平 绝缘配合配合应针对每一个或一每一个或一类设备按以下步按以下步骤进行：行： 确定哪种避雷器确定哪种避雷器动作将会在作将会在设备上上产生最高生最高的的过电压； 根据配合根据配合电流确定相流确定
10、相应避雷器在各种冲避雷器在各种冲击波波下的保下的保护水平；水平； 根据根据规程程规定的定的绝缘裕度要求，确定裕度要求，确定设备的的最低最低绝缘水平及最小空气水平及最小空气间隙隙长度；度； 根据根据IEC标准准试验电压序列，将序列，将设备绝缘水平水平向上向上规整到最近一个整到最近一个标准准试验电压。 14直流母线绝缘水平比较直流母线绝缘水平比较1516直流绝缘水平直流绝缘水平（西门子）（西门子）（西门子）（西门子）17绝缘裕度推荐值绝缘裕度推荐值 18换流站防雷保护换流站防雷保护 换流站的防雷保流站的防雷保护与常与常规交流交流变电站的防雷保站的防雷保护没有本没有本质区区别，都是采用避雷，都是采用
11、避雷针和避雷和避雷线等等方法将雷方法将雷电波直波直击的概率降低到工程上可以不的概率降低到工程上可以不考考虑的程度。的程度。确定确定换流站各部分防雷流站各部分防雷标准的基准的基础是是绝缘配合配合中采用的雷中采用的雷电波配合波配合电流。流。 195.2 特高特高压直流直流输电系系统过电压保保护与与换流站流站绝缘配合的特点配合的特点20特高压换流站避雷器布置特高压换流站避雷器布置21特高压避雷器参数特高压避雷器参数22特高压直流绝缘裕度特高压直流绝缘裕度23800kV高端换流变绝缘水平高端换流变绝缘水平24800kV阀绝缘水平阀绝缘水平25800kV平抗绝缘水平平抗绝缘水平26800kV直流穿墙套管
12、绝缘水平直流穿墙套管绝缘水平27800kV直流母线设备绝缘水平直流母线设备绝缘水平28向上直流绝缘配合向上直流绝缘配合高端高端换流流变阀侧绝缘水平水平 LIWL SIWL 1800kV 1600kV交流耐交流耐压试验电压、直流耐、直流耐压试验电压、换流流变套管极性反套管极性反转试验电压是是线圈圈绝缘水平的水平的1.15倍。倍。雷雷电冲冲击和操作冲和操作冲击试验电压比比线圈圈绝缘水平高水平高5。外外绝缘：向上工程：向上工程 ESDD0.067mg/cm2 户外直流外直流场 硅橡胶、磁或玻璃硅橡胶、磁或玻璃绝缘子涂以子涂以PRTV29向上换流站过电压保护向上换流站过电压保护30同里户内直流场最小空气间隙同里户内直流场最小空气间隙(mm)间隙特征间隙特征导体对平面导体对平面导体对支架导体对支架导体对导体导体对导体极母线对地极母线对地709657625093中性母线对地中性母线对地219178158极母线对极母线极母线对极母线176591439512722极母线对中性母线极母线对中性母线946077116815中性线对中性线中性线对中性线69756850231云广换流站过电压保护云广换流站过电压保护32云广直流绝缘配合云广直流绝缘配合33云广直流绝缘裕度云广直流绝缘裕度34 谢谢谢谢! 请提出您的请提出您的宝贵意见宝贵意见
