特高压直流输电系统过电压保护与换流站绝缘配合-PPT课件.ppt

1、1 5.1 常规高压直流输电系统过电压保护与常规高压直流输电系统过电压保护与换流站绝缘配合换流站绝缘配合 5.2 特高压直流输电系统过电压保护与换特高压直流输电系统过电压保护与换流站绝缘配合的特点流站绝缘配合的特点2 5.1 常规高压直流输电系统过电压保护与常规高压直流输电系统过电压保护与换流站绝缘配合换流站绝缘配合3 直流输电系统的绝缘配合包括直流输电线直流输电系统的绝缘配合包括直流输电线路的绝缘配合和换流站的绝缘配合。路的绝缘配合和换流站的绝缘配合。架空线路绝缘配合主要内容是架空线路绝缘配合主要内容是:选择线路选择线路的绝缘水平、最小空气间隙、确定线路绝的绝缘水平、最小空气间隙、确定线路绝

2、缘子的型式和片数、确定杆塔的设计尺寸缘子的型式和片数、确定杆塔的设计尺寸等。等。换流站绝缘配合的主要内容是：过电压防换流站绝缘配合的主要内容是：过电压防护措施和避雷器配置方案的选择、各种避护措施和避雷器配置方案的选择、各种避雷器特性及参数的选择、最小空气间隙、雷器特性及参数的选择、最小空气间隙、换流站内各种设备绝缘水平的确定等。换流站内各种设备绝缘水平的确定等。4 直流输电系统的过电压也像交流输电系统直流输电系统的过电压也像交流输电系统一样，按过电压持续时间的长短，分为一样，按过电压持续时间的长短，分为:暂时过电压暂时过电压 操作过电压操作过电压 雷电过电压雷电过电压 陡波过电压陡波过电压5

3、换流站交流侧暂时过电压换流站交流侧暂时过电压 1）甩负荷过电压）甩负荷过电压 2）变压器投入时引起的饱和过电压）变压器投入时引起的饱和过电压 3）清除故障引起的饱和过电压）清除故障引起的饱和过电压 换流站直流侧暂时过电压换流站直流侧暂时过电压 1)从交流侧传来的暂时过电压从交流侧传来的暂时过电压 2 由换流器故障所引起的过电压由换流器故障所引起的过电压 6操作过电压是指波头为操作过电压是指波头为30-1000 s，波尾为，波尾为1500 s或更长的过电压或更长的过电压波波 换流站交流侧操作过电压换流站交流侧操作过电压 由交流侧操作和故障所引起由交流侧操作和故障所引起 1）线路合闸和重合闸）线路

4、合闸和重合闸 2）投入和重新投入交流滤波器或并联电容器）投入和重新投入交流滤波器或并联电容器 3）逆变站交流母线的出线全部或大部被误切除）逆变站交流母线的出线全部或大部被误切除 4）对地故障）对地故障 换流站直流侧操作过电压换流站直流侧操作过电压 1）交流侧传来的操作过电压）交流侧传来的操作过电压 2）换流器短路故障）换流器短路故障 3）直流电流断续）直流电流断续 直流输电线路的操作过电压直流输电线路的操作过电压 1）极对地短路故障）极对地短路故障 2）开路的直流线路不受控充电）开路的直流线路不受控充电 7雷电过电压通常是指波头为雷电过电压通常是指波头为1-3 s，波尾为，波尾为10-100

5、s的过的过电压波。电压波。直流架空线路产生雷电过电压的机理，与交流输电系统的直流架空线路产生雷电过电压的机理，与交流输电系统的情况没有本质差别。情况没有本质差别。直击雷和反击雷在直流线路上产生雷电过电压，它将沿线直击雷和反击雷在直流线路上产生雷电过电压，它将沿线路传入换流站的直流开关场。路传入换流站的直流开关场。雷电大多为负极性，从而使正极导线的雷击次数远高于负雷电大多为负极性，从而使正极导线的雷击次数远高于负极导线。因此，单极架空线路直流工程大多选负极性。极导线。因此，单极架空线路直流工程大多选负极性。换流站内的雷电过电压通常都是从交流线路或直流线路侵换流站内的雷电过电压通常都是从交流线路或

6、直流线路侵入的。入的。雷电过电压对换流站设备来说，并不是绝缘选择的决定性雷电过电压对换流站设备来说，并不是绝缘选择的决定性因素。因素。对于直流架空线路，只要全线装有避雷线，在杆塔接地电对于直流架空线路，只要全线装有避雷线，在杆塔接地电阻较小时，雷电过电压也不会造成威胁。阻较小时，雷电过电压也不会造成威胁。8陡波过电压通常是指电压上升率到陡波过电压通常是指电压上升率到1200 kV/s的的过电压波。过电压波。当处于高电位的换流变压器阀侧出口到换流阀之当处于高电位的换流变压器阀侧出口到换流阀之间对地短路时，换流器杂散电容上的极对地电压间对地短路时，换流器杂散电容上的极对地电压将直接作用在阀上，对阀

7、产生陡波过电压。将直接作用在阀上，对阀产生陡波过电压。当两个换流器串联时，如果某一换流器全部阀都当两个换流器串联时，如果某一换流器全部阀都导通或误投旁通对，剩下未导通的换流器将耐受导通或误投旁通对，剩下未导通的换流器将耐受全部极对地电压，此时将造成陡波过电压。全部极对地电压，此时将造成陡波过电压。91.阻尼装置阻尼装置 阀阻尼回路阀阻尼回路2 控制系统措施控制系统措施 1）防止全电压起动）防止全电压起动 2）防止电流断续）防止电流断续 3）防止直流停运时的过电压）防止直流停运时的过电压 直流电流到零之后，再闭锁触发角直流电流到零之后，再闭锁触发角 4）防止换流站交流母线暂时过电压）防止换流站交

8、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 保护间隙保护间隙 现已不用现已不用4 避雷器避雷器 雷器是输电系统绝缘配合的基础，其保护水平决定了设备的绝缘水平。雷器是输电系统绝缘配合的基础，其保护水平决定了设备的绝缘水平。直直流避雷器的运行条件要比交流避雷器严酷得多。流避雷器的运行条件要比交流避雷器严酷得多。目前在直流输电工程中，已无例外地均采用氧化锌避雷器作为过电压保护目前在直流输电工程中，已无例外地均采用氧化锌避雷器作为过电压保护装置。装置。10 换流站的绝缘配合是以避雷器的保护特性换流站的绝缘配合是以避雷器的保护特性为基础，其主要内容是：为基础，其主要内容是：1.避雷器配置方案

9、的选择避雷器配置方案的选择 2.各种避雷器特性及参数的选择各种避雷器特性及参数的选择 3.各种设备绝缘水平的确定各种设备绝缘水平的确定11换流站过电压保护和绝缘配合的一般过程是：换流站过电压保护和绝缘配合的一般过程是：确定避雷器的配置方案；确定避雷器的配置方案；确定各避雷器的额定电压和保护特性；确定各避雷器的额定电压和保护特性；初步确定配合电流，保护残压和设备绝缘水初步确定配合电流，保护残压和设备绝缘水平；平；进行过电压研究，确定避雷器能量要求，校进行过电压研究，确定避雷器能量要求，校核实际流过避雷器的电流幅值是否超过配合电核实际流过避雷器的电流幅值是否超过配合电流；流；如果必要，进行调整，一

10、般情况下调整避雷如果必要，进行调整，一般情况下调整避雷器并联柱数，必要时需调整额定电压甚至配置器并联柱数，必要时需调整额定电压甚至配置方案，最终确定保护方案和绝缘水平。方案，最终确定保护方案和绝缘水平。1213绝缘配合应针对每一个或一类设备按以下步骤绝缘配合应针对每一个或一类设备按以下步骤进行：进行：确定哪种避雷器动作将会在设备上产生最高确定哪种避雷器动作将会在设备上产生最高的过电压；的过电压；根据配合电流确定相应避雷器在各种冲击波根据配合电流确定相应避雷器在各种冲击波下的保护水平；下的保护水平；根据规程规定的绝缘裕度要求，确定设备的根据规程规定的绝缘裕度要求，确定设备的最低绝缘水平及最小空气

11、间隙长度；最低绝缘水平及最小空气间隙长度；根据根据IEC标准试验电压序列，将设备绝缘水标准试验电压序列，将设备绝缘水平向上规整到最近一个标准试验电压。平向上规整到最近一个标准试验电压。1415 Insulation Levels of highest bridge transformers Some HVDC schemes with voltages above 500 kV Project DC Voltage(kV)LIWL(kV)SIWL(kV)SIWL/LIWL Rihand Dadri 500 1550 1290 0.83 Intermountain 500 1550 1290 0

12、.83 Quebec New England 500 1425 1300 0.91 Gezhouba-Shanghai 500 Tian-Guang 500 1550 500 1675 1425 0.85 3 Gorges(Longquan)3 Gorges(Zhengping)500 1675 1300 0.78 3 Gorges Guangdong 500 1675 1425 0.85 Guizhou Guangdong 500 Talcher Kolar 500 Chandrapur-Phadge 500 1550 1290 0.83 Itaipu 600 1800 1500 0.83

13、EPRI 800 1950 1800 0.92 CIGRE 800 1990 1891 0.95 161718换流站的防雷保护与常规交流变电站的防雷保换流站的防雷保护与常规交流变电站的防雷保护没有本质区别，都是采用避雷针和避雷线等护没有本质区别，都是采用避雷针和避雷线等方法将雷电波直击的概率降低到工程上可以不方法将雷电波直击的概率降低到工程上可以不考虑的程度。考虑的程度。确定换流站各部分防雷标准的基础是绝缘配合确定换流站各部分防雷标准的基础是绝缘配合中采用的雷电波配合电流。中采用的雷电波配合电流。19 5.2 特高压直流输电系统过电压保护与换特高压直流输电系统过电压保护与换流站绝缘配合的特点流

14、站绝缘配合的特点202122232425262728高端换流变阀侧绝缘水平高端换流变阀侧绝缘水平 LIWL SIWL 1800kV 1600kV交流耐压试验电压、直流耐压试验电压、换流交流耐压试验电压、直流耐压试验电压、换流变套管极性反转试验电压是线圈绝缘水平的变套管极性反转试验电压是线圈绝缘水平的1.15倍。倍。雷电冲击和操作冲击试验电压比线圈绝缘水平雷电冲击和操作冲击试验电压比线圈绝缘水平高高5。外绝缘：向上工程外绝缘：向上工程 ESDD0.067mg/cm2 户外直流场户外直流场 硅橡胶、磁或玻璃绝缘子涂以硅橡胶、磁或玻璃绝缘子涂以PRTV2930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69756850231323334 请提出您的请提出您的宝贵意见宝贵意见