【正文】 濾波器，直流控制特性與工程實際保持一致；直流線路均采用頻率相關(guān)模型，桿塔布置和參數(shù)見圖 和表 圖 同塔架設(shè)直流的示意圖 schematic of double circuit HVDC 同塔線路 1373km 云南 廣東 武漢大學珞珈學院本科畢業(yè)論文 21 C1— 云南極Ⅱ?qū)Ь€； C2— 廣東極Ⅰ導線； C3— 云南極Ⅰ導線； C4— 廣東極Ⅱ?qū)Ь€； G— 地線； 對地距離均為懸掛高度； 大地平均電阻率ρ =100? *m； 圖中線路單位均為 m。 圖 直流同塔線路的桿塔布置 geometry structure of double circuitTransmission lines 項目 導線型號 外徑/cm 直流電阻 分裂間距 /cm 塔 上 懸掛 高 度/cm 弧垂 /m 大地平均電阻率 線路 架空線 4179。 ACSR720/50 GJ100 50 18 14 表 177。 800kv 直流線路桿塔的導線和地線參數(shù) parameters of conductor and ground wire for 177。 800kvDC line 仿真研究 為分析同塔架設(shè)直流間的互相影響，在電磁暫態(tài)程序中建立起了云南、廣東直流系統(tǒng)詳細模型，直流控制與現(xiàn)場保持一致，模型主要參數(shù)見表 2，同塔線路塔桿結(jié)構(gòu)見圖 2，直流同塔線路按表 1參數(shù)建立。調(diào)整研究模型的直流運行工況與系統(tǒng)調(diào)試期一致，極Ⅰ、極Ⅱ的直流功率分別為 21 175mw。在研究模型中進行廣東靠近廣東極Ⅱ直流線路故障試驗，仿真波見圖 3 極Ⅱ直流線路故障期間導致極Ⅰ發(fā)生換相失敗，仿真波形與圖 3給出的現(xiàn)場波形基本一致。 武漢大學珞珈學院本科畢業(yè)論文 22 線 額定直流 路 電壓 /KV 額定直流 A 額定功率 MW 直流線路 長度 /km 平波電抗 mH 換流變?nèi)? MVA 換 流 變 漏抗 /% 云南 177。 500 1200 1200 1112 150Mh/ 站極 366/336 15 廣東 177。 500 1200 3000 897 150Mh/ 站極 893/846 16 表 模型主要參數(shù) Main parameters of the mode 注：換流變流量 /,左邊為整流站，右邊為逆變側(cè) 仿真結(jié)果分析： ㈠直流同塔架設(shè)線路直流系統(tǒng)的啟動對健全極大的影響不大，與常規(guī)單回直流基本相當。 ㈡研究了一極直流線路故障 對健全的影響，進行了廣東直流線路靠近廣東極Ⅱ直流線路故障試驗?？紤]到直流線路故障發(fā)生時刻的影響，將短路故障時刻移動半個周波，每 50us 計算 1 次，共計 200 次。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，其中有 50次極Ⅱ線路故障導致極Ⅰ發(fā)生換相失敗。若將極Ⅰ設(shè)為極電流控制進行上述計算時，極Ⅰ僅有 35 次發(fā)生換相失敗。這說明極Ⅱ直流線路發(fā)生故障期間若極Ⅰ處在雙極功率控制，極補償功能導致極Ⅰ直流上升也是導致其換相失敗的一個原因。此外研究發(fā)現(xiàn)，在極Ⅰ逆變器換相期間若發(fā)生極Ⅱ線路故障更容易導致極Ⅰ發(fā)生換相失敗，因此不是每次直流線路故障都會引起健全極發(fā)生 換相失敗，是否會引發(fā)健全極發(fā)生換相失敗與線路故障發(fā)生時刻有關(guān)，典型波形見圖 3 ㈢此外在研究模型中進行了極Ⅱ金屬回線廣東丟失單次脈沖試驗，仿真波形圖見，云南站也發(fā)生了換相失敗，仿真與現(xiàn)場波形基本一致。由仿真結(jié)果可知，廣州直流發(fā)生丟失脈沖故障導致云南直流發(fā)生換相失敗的原因為：①同塔直流線路間的電磁感應(yīng)；②廣東站與云南站逆變站電氣距離較近，廣州站丟失脈沖故障導致云南站換流母線電壓發(fā)生畸變也會影響到廣東站；③云南換流母線的強度，研究發(fā)現(xiàn)若適當增加云南站換流母線的短路容量，使交流系統(tǒng)強度 增加，這云南站可以避免在此情況下發(fā)生換相失敗。 由上述分析可知，云南直流線路采用同塔架設(shè)后導線排列更加緊湊，線路間的耦合更加緊密，一方面一極直流線路故障可能導致本回健全極發(fā)生換相失敗，而且在一武漢大學珞珈學院本科畢業(yè)論文 23 回直流發(fā)生丟失脈沖故障時也會導致另外一回直流發(fā)生換相失敗。 本章小結(jié) 影響感應(yīng)電壓和電流的主要因素有：線路運行狀況 （停運線路接地電阻大小、接地位置、運行線路負荷及運行線路操作等 )、平行線路長度、相間及回路間距離、導線高度以及線路的換位情況等。 兩回路同塔的長度不同時，感應(yīng)電流中靜電耦合部分不同，電流隨線路長度的 增加而增加。 ㈠直流線路采用同塔架設(shè)后導線排列更加緊密，但各級導線間的耦合關(guān)系不會影響同塔直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運行。 ㈡同塔架設(shè)直流輸電系統(tǒng)的單極 /雙極起動，對健全和另外一 i 回直流輸電系統(tǒng)影響不大，單極起動對健全極的影響與常規(guī)直流基本相當。 ㈢同塔架設(shè)直流輸電系統(tǒng)發(fā)生直流線路故障對健全極的影響比常規(guī)單回直流大，線路故障期間可能導致健全極逆變器發(fā)生換相失敗，是否發(fā)生換相失敗與同塔直流線路塔桿結(jié)構(gòu)、直流線路故障發(fā)生時刻及健全極的控制模式有關(guān)。 ㈣同塔架設(shè)直流輸電系統(tǒng)濾波器變電站一極發(fā) 生脈沖丟失故障可能引起另外一回直流發(fā)生換相失敗，同塔直流線路機構(gòu)、同塔架設(shè)直流 2個逆變器間的電氣距離和交流系統(tǒng)強度是主要影響因素。 武漢大學珞珈學院本科畢業(yè)論文 24 第四章 云廣工程實際參數(shù)的電磁暫態(tài)分析 前言 云廣直流作為世界上第一條特高壓直流輸電工程尚無太多經(jīng)驗可以借鑒。特高壓直流極間線路之間存在一定程度的電磁耦合，這一耦合作用在雷電沖擊的情況下特別明顯，且影響到了另一極的穩(wěn)定運行。云廣直流 2021 年 和 2021 年 的兩次雙極相繼閉鎖事故中都是因為一極線路故障而引起了另一極電流電壓的波動從而使另一極保 護動作，并最終導致雙極相繼閉鎖。云廣工程在設(shè)計時并沒有考慮到線路之間存在如此大的電磁耦合關(guān)系，控制保護系統(tǒng)的設(shè)計也只是基于本極的電流電壓變化特性，并沒有考慮到對極故障對本極造成的干擾。 為了節(jié)省線路走廊，直流線路同塔并架在直流工程中也開始出現(xiàn)。興安直流也因為征地等原因，部分直流線路和接地極線路采用了同塔并架的方式，也正是因為這種方式，發(fā)生多次因為極線路故障而導致接地極線路保護動作，目前關(guān)于這方面的研究只集中在如何防雷等措施上。 正在建設(shè)的溪洛渡送電廣東同塔雙回直流工程中，兩回直流的線路即架設(shè)在同一個桿塔上。 這兩回直流四條直流輸電線路相互之間存在復雜的電磁耦合關(guān)系，既出現(xiàn)同一回直流的不同線路間，也包括不同回直流線路之間。當任一線路發(fā)生故障時對其它三條線路的影響機制及分析方法，相關(guān)直流系統(tǒng)控制保護的響應(yīng)特性等問題，目前都研究較少。國網(wǎng)公司也建有一個同塔雙回直流輸電工程，相關(guān)研究人員做過一些仿真分析，但也僅限于兩回直流之間，并未研究同一回直流不同極線之間的影響。而針對相關(guān)問題的分析模型與方法、研究手段、工程試驗等方面，國內(nèi)外都還基本處于空白。 本項目緊密結(jié)合南方電網(wǎng)直流輸電系統(tǒng)運行實際，研究成果不僅對現(xiàn)有直流工程的 安全可靠運行具有指導作用，而且對于在建的直流工程具有重要的參考價值。 云廣工程數(shù)學仿真模型 云廣特高壓直流輸電系統(tǒng)的模型參數(shù) 仿真模型元件參數(shù)的準確性直接決定著該模型對直流輸電系統(tǒng)模擬的準確程度，本論文以云廣特高 壓直流輸電系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)設(shè)計單位對云廣特高壓直流輸電工程的實際設(shè)計參數(shù)，建立云廣特高壓 直流輸電系統(tǒng)仿真元件模型，該模型完全反映云廣特高壓直流系統(tǒng)實際參數(shù)，具武漢大學珞珈學院本科畢業(yè)論文 25 有很高的可信度． 交流系統(tǒng)參數(shù) 云廣特高壓直流輸電系統(tǒng)整流側(cè)及逆變側(cè)交流系統(tǒng)參數(shù)如下：云南側(cè)楚雄換流站交流系 統(tǒng)遠期最大 短路電流約 A，短路容量約為 43191M，近期最大短路容量取值 18000～24000MVA，最小短路 電流 8～ 9ｋ A，最小短路容量 7275～ 8184MVA；廣東側(cè)穗東換流站交流系統(tǒng)最大短路電流 A，最大 短路容量約 48922MVA，最小短路電流 26KA，最小短路容量約 23642MVA［ 5－ 7］． 交流濾波器 楚雄換流站配置４大組交流濾波器，濾波器 4大組的分組方案如下： ACF1： DT11／ 24＋ DT13／ 36＋ HP3＋ 2179。 SC； ACF 2： DT11／ 24＋ DT13／ 36＋ 2179。 SC； ACF 3： DT11／ 24＋ DT13／ 36＋ 2179。 SC； ACF 4： DT11／ 24＋ DT13／ 36＋ HP3＋ 2179。 SC． 其中，交流濾波器的分組接線圖如圖 ． 圖 交流濾波器分接線圖 wiring diagram of AC filter 交流濾波器參數(shù)如表 所示． 穗東換流站交流濾波器配置及參數(shù)與楚雄換流站相同． 直流濾波器 楚雄站直流濾波器的配置按每極兩組三調(diào)諧濾波器考慮，接線形式如圖 ，穗東換流站直流濾波器的配置及參數(shù)與 楚雄換流站相同．圖 2中 C1＝ 2． 0μ F， L１＝11． 773ｍ H， C2＝ 3． 415μ F， L2＝ 10． 266ｍ H， C3＝ 11． 773μ F， L3＝ 4． 77ｍ H． 武漢大學珞珈學院本科畢業(yè)論文 26 平波電抗器 楚雄換流站平波電抗器每極按極母線和中性母線各裝設(shè) 2臺 75ｍＨ的干式平波電抗器，穗東換流站平波電抗器設(shè)置及參數(shù)與楚雄換流站相同． 換流閥 楚雄換流站及穗東換流站的閥組采用每極 2個 12脈動換流單元串 聯(lián)接線的接線方式， 2個 12 脈動閥組串聯(lián)電壓按 177。（ 400＋ 400）ｋＶ分配． 換流變壓器 楚雄換流站換流變壓器為單相雙 繞組變壓器，單臺容量 ，接線型式為 Y0／ Y及 Y0／△兩種，換流阻抗 ，網(wǎng)側(cè)繞組額定電壓 525ｋ V， Y0／ Y接線型式閥側(cè)繞組額定電壓 169． 85／槡 3ｋ V， Y0／△接線型式閥側(cè)繞組額定電壓 169． 85ｋ V．仿真模型采用三相雙繞組變壓器，單臺容量 750． 63MVA，接線型式為 Y0／ Y及 Y0／△兩種，換流阻抗 0． 18，網(wǎng)側(cè)繞組額定電壓 525ｋ V，閥側(cè)繞組額定電壓 169． 85ｋ V．穗東換流站換流變壓器仿真模型采用三相雙繞組變壓器，單臺容量 750． 63MVA，接線型式為 Y0／ Y 及 Y0／ △兩種，換流阻抗 0． 18，網(wǎng)側(cè)繞組額定電壓 525ｋ V，閥側(cè)繞組額定電壓 160． 5ｋ V． 直流輸電線路 云廣特高壓直流輸電線路全長 1418ｋｍ，沿線大地電阻率平均值為 1000Ｏｈｍ178。ｍ，各線路的桿塔及導線參數(shù)如表 所示． 濾波器類型 DT11/24 DT13/36 HP3 SC C1 L1 R1 C2 L2 Uf MH OHM UF MH 500 500 1800 表 交流濾波器參數(shù) Parameter of AC filter 武漢大學珞珈學院本科畢業(yè)論文 27 圖 直流濾波器接線圖 圖 云廣特高壓直流桿塔模型及參數(shù) Wiring diagram of DC filter and parameter of YunnanGuangdong UHVDC tower 表 直流輸電線路參數(shù) Parameter of DC transmission line 根據(jù)表 ，可建立云廣特高壓直流輸電桿塔模型及參數(shù)如圖 所示。 電磁耦合機理仿真研究 同塔路線路由于其線路參數(shù)的改變，在線路運行過程中其某一回路或某一相產(chǎn)生武漢大學珞珈學院本科畢業(yè)論文 28 故障時，故障干擾將耦合到其他回路，因此在設(shè)計同塔路線路時，需要對其線間耦合干擾進行分析。假設(shè)線路是三相電壓對稱且均勻換位的理想運行狀況，根據(jù)已知線路的參數(shù)可以計算出其等效電阻、電抗和電納（電導一般取值為 0），然后根據(jù)線路之間的分布式電容模型即可仿真 出交流線路在直流線路上的感應(yīng)電壓值。采用 PSCAD 軟件對線路間耦合干擾進行計算分析，假定同塔四回路間有一回路產(chǎn)生了故障，則對其中另一回路的干擾可以用圖 12 所示的模型進行計算分析，其中 S S S3為干擾源回路， C1S C1S C1S C2S C2S C2S C3S C3S C3S3 分別為干擾源對其他回路間的分布電容， C C C30 分別為交流線路的對地電容， C1 C1 C23 為交流線路相互間的等效電容。 圖 同塔線路間耦合干擾分析模型 這里仍以前面所計算的同塔四回 110ｋ V線路為例，當線路電壓為其最高電壓，即 u＝ 179。 110ｋ V＝ V 時，此時間段得到其在桿塔同側(cè)的三相線路的耦合干擾為 、 、 V。因此可以看出：如果干擾電壓升高，其線間容性耦合干擾