特高壓直流輸電系統(tǒng)過電壓保護與換流站絕緣配合.ppt

1,5.特高壓直流輸電系統(tǒng)過電壓保護與換流站絕緣配合,5.1 常規(guī)高壓直流輸電系統(tǒng)過電壓保護與換流站絕緣配合 5.2 特高壓直流輸電系統(tǒng)過電壓保護與換流站絕緣配合的特點,2,5.1 常規(guī)高壓直流輸電系統(tǒng)過電壓保護與換流站絕緣配合,3,直流輸電系統(tǒng)絕緣配合,直流輸電系統(tǒng)的絕緣配合包括直流輸電線路的絕緣配合和換流站的絕緣配合。 架空線路絕緣配合主要內(nèi)容是: 選擇線路的絕緣水平、最小空氣間隙、確定線路絕緣子的型式和片數(shù)、確定桿塔的設(shè)計尺寸等。 換流站絕緣配合的主要內(nèi)容是：過電壓防護措施和避雷器配置方案的選擇、各種避雷器特性及參數(shù)的選擇、最小空氣間隙、換流站內(nèi)各種設(shè)備絕緣水平的確定等。,4,直流輸電系統(tǒng)的過電壓,直流輸電系統(tǒng)的過電壓也像交流輸電系統(tǒng)一樣，按過電壓持續(xù)時間的長短，分為: 暫時過電壓 操作過電壓 雷電過電壓 陡波過電壓,5,暫時過電壓,換流站交流側(cè)暫時過電壓 1）甩負荷過電壓 2）變壓器投入時引起的飽和過電壓 3）清除故障引起的飽和過電壓 換流站直流側(cè)暫時過電壓 1) 從交流側(cè)傳來的暫時過電壓 2 由換流器故障所引起的過電壓,6,操作過電壓,操作過電壓是指波頭為30-1000s，波尾為1500s或更長的過電壓波 換流站交流側(cè)操作過電壓 由交流側(cè)操作和故障所引起 1）線路合閘和重合閘 2）投入和重新投入交流濾波器或并聯(lián)電容器 3）逆變站交流母線的出線全部或大部被誤切除 4）對地故障 換流站直流側(cè)操作過電壓 1）交流側(cè)傳來的操作過電壓 2）換流器短路故障 3）直流電流斷續(xù) 直流輸電線路的操作過電壓 1）極對地短路故障 2）開路的直流線路不受控充電,7,雷電過電壓,雷電過電壓通常是指波頭為1-3s，波尾為10-100s的過電壓波。 直流架空線路產(chǎn)生雷電過電壓的機理，與交流輸電系統(tǒng)的情況沒有本質(zhì)差別。 直擊雷和反擊雷在直流線路上產(chǎn)生雷電過電壓，它將沿線路傳入換流站的直流開關(guān)場。 雷電大多為負極性，從而使正極導線的雷擊次數(shù)遠高于負極導線。因此，單極架空線路直流工程大多選負極性。 換流站內(nèi)的雷電過電壓通常都是從交流線路或直流線路侵入的。 雷電過電壓對換流站設(shè)備來說，并不是絕緣選擇的決定性因素。 對于直流架空線路，只要全線裝有避雷線，在桿塔接地電阻較小時，雷電過電壓也不會造成威脅。,8,陡波過電壓,陡波過電壓通常是指電壓上升率到1200 kV/s的過電壓波。 當處于高電位的換流變壓器閥側(cè)出口到換流閥之間對地短路時，換流器雜散電容上的極對地電壓將直接作用在閥上，對閥產(chǎn)生陡波過電壓。 當兩個換流器串聯(lián)時，如果某一換流器全部閥都導通或誤投旁通對，剩下未導通的換流器將耐受全部極對地電壓，此時將造成陡波過電壓。,9,過電壓保護措施,1. 阻尼裝置 閥阻尼回路 2 控制系統(tǒng)措施 1）防止全電壓起動 2）防止電流斷續(xù) 3）防止直流停運時的過電壓 直流電流到零之后，再閉鎖觸發(fā)角 4）防止換流站交流母線暫時過電壓 快速無功功率控制 3 保護間隙 現(xiàn)已不用 4 避雷器 雷器是輸電系統(tǒng)絕緣配合的基礎(chǔ)，其保護水平?jīng)Q定了設(shè)備的絕緣水平。直流避雷器的運行條件要比交流避雷器嚴酷得多。 目前在直流輸電工程中，已無例外地均采用氧化鋅避雷器作為過電壓保護裝置。,10,換流站絕緣配合,換流站的絕緣配合是以避雷器的保護特性為基礎(chǔ)，其主要內(nèi)容是： 1. 避雷器配置方案的選擇 2. 各種避雷器特性及參數(shù)的選擇 3. 各種設(shè)備絕緣水平的確定,11,絕緣配合的一般過程,換流站過電壓保護和絕緣配合的一般過程是： 確定避雷器的配置方案； 確定各避雷器的額定電壓和保護特性； 初步確定配合電流，保護殘壓和設(shè)備絕緣水平； 進行過電壓研究，確定避雷器能量要求，校核實際流過避雷器的電流幅值是否超過配合電流； 如果必要，進行調(diào)整，一般情況下調(diào)整避雷器并聯(lián)柱數(shù)，必要時需調(diào)整額定電壓甚至配置方案，最終確定保護方案和絕緣水平。,12,12脈動換流器的避雷器典型配置方案,13,換流站主要設(shè)備的絕緣水平,絕緣配合應(yīng)針對每一個或一類設(shè)備按以下步驟進行： 確定哪種避雷器動作將會在設(shè)備上產(chǎn)生最高的過電壓； 根據(jù)配合電流確定相應(yīng)避雷器在各種沖擊波下的保護水平； 根據(jù)規(guī)程規(guī)定的絕緣裕度要求，確定設(shè)備的最低絕緣水平及最小空氣間隙長度； 根據(jù)IEC標準試驗電壓序列，將設(shè)備絕緣水平向上規(guī)整到最近一個標準試驗電壓。,14,直流母線絕緣水平比較,15,16,直流絕緣水平（西門子）,17,絕緣裕度推薦值,18,換流站防雷保護,換流站的防雷保護與常規(guī)交流變電站的防雷保護沒有本質(zhì)區(qū)別，都是采用避雷針和避雷線等方法將雷電波直擊的概率降低到工程上可以不考慮的程度。 確定換流站各部分防雷標準的基礎(chǔ)是絕緣配合中采用的雷電波配合電流。,19,5.2 特高壓直流輸電系統(tǒng)過電壓保護與換流站絕緣配合的特點,20,特高壓換流站避雷器布置,21,特高壓避雷器參數(shù),22,特高壓直流絕緣裕度,23,800kV高端換流變絕緣水平,24,800kV閥絕緣水平,25,800kV平抗絕緣水平,26,800kV直流穿墻套管絕緣水平,27,800kV直流母線設(shè)備絕緣水平,28,向上直流絕緣配合,高端換流變閥側(cè)絕緣水平 LIWL SIWL 1800kV 1600kV 交流耐壓試驗電壓、直流耐壓試驗電壓、換流變套管極性反轉(zhuǎn)試驗電壓是線圈絕緣水平的1.15倍。 雷電沖擊和操作沖擊試驗電壓比線圈絕緣水平高5。 外絕緣：向上工程 ESDD0.067mg/