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英国Shetland柔性直流输电工程系统设计

北极星输配电网  来源:《全球能源互联网》杂志    2018/8/9 9:40:55  我要投稿  

2.2 主设备参数

2.2.1 换流阀

换流阀作为换流站的核心设备,用来实现从直流到交流以及从交流到直流的功率转换。工程采用模块化多电平拓扑,参数如表1所示。为实现应用于海外工程的紧凑化布局设计,采用三次谐波注入和桥臂二倍频环流注入技术减少换流阀子模块电压波动,从而降低子模块电容容值,减少占地。

表1 换流阀参数

Table 1 Key parameters of converters

2.2.2 联结变压器

联结变压器参数选择的原则如下:

(1)根据换流站容量确定联结变压器的额定容量,以满足功率的要求,联结变压器的额定容量应不低于换流站的额定容量;

(2)联结变压器漏抗和桥臂电抗器电抗之和的总等效换流电抗确定为0.25 pu(基准值80 MVA);

(3)在交/直流系统中防止零序电流的传输。

根据上述计算原则,联结变压器的参数见表2。

2.2.3 桥臂电抗器

桥臂电抗器除了满足电力系统无功容量和系统的动态性能要求,还需抑制暂态和故障电流、二次谐波环流。工程中桥臂电抗器取76 mH。

表2 联结变压器参数

Table 2 Parameters of the interface transformers

2.2.4 直流电抗器

在传输距离较长时(250 km),换流站两端直流线路串联直流电抗器,不仅能防止直流线路故障过电压,防止直流设备产生的行波进入从而保护换流阀,还能平滑直流电流中的纹波,有效抑制直流短路故障电流的上升速度[13-15]。两端换流站的直流电抗器电感值均取30 mH。

2.2.5 放电电阻

根据英方业主要求,故障清除时间(包括健全极放电)应小于500 ms,因此为每个极的直流电缆设计了放电电阻,直流电缆放电过程如图5所示,放电特性为

经计算,两端换流站放电电阻均为800 Ω,计算结果和仿真验证分别如图6和7所示,可以看出计算和仿真结果基本一致。当换流站发生单极接地故障,4 s时换流阀闭锁,经0.1 s交流断路器断开,4.12 s时放电电阻被投入,直流电压在4.5 s前放电到低于0.01 p.u,放电时间满足系统要求。

3 换流站绝缘配合方案

3.1 绝缘配合的原则

针对英国Shetland柔性直流输电工程,换流站的绝缘配合设计参考了CIGRE指南和IEC 60071[16-18]系列标准。为了安装设备免受过电压危害,无间隙金属氧化物避雷器(MOA)应配置于换流站的交、直流侧。选择避雷器配置时应保证每一电压等级和设备得到适当保护,预期绝缘水平的可靠性、性能与经济性相适应[19-20]。具体要求如下:

图5 直流电缆放电过程

Fig. 5 HVDC cable disge sequence

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