基于特高压直流换流站绝缘配合研究

基于特高压直流换流站绝缘配合研究

刘进鹏

国网青海省电力公司检修公司 青海 格尔木 816000

摘要：由于电力传输相关活动的顺利开展对于电力行业整体发展具有推动性作用，特高压直流换流站当中，需要利用绝缘保护装置对于电流和电压活动进行控制。对于换流站中绝缘配合方式进行分析，并采取有效的措施，能够保证系统处于高压环境之下电流活动顺利进行。下文对于特高压直流换电站的重要性作出简要分析，并提出变电站中绝缘配合思路，以换流站输电项目为例，对于其绝缘保护措施应用进行分析，分析站内设备的绝缘水平，期待为同类换流站运行提供参考。

关键词：特高压；直流换流站；绝缘配合

引言：在科技迅速发展这一背景之下，社会各行业的发展十分迅速，对于电力能源需求量更高。但同时，也对电力输送的安全提出全新要求。针对特高压电流的绝缘配合方面，需要按照高低压装置，对于绝缘措施合理运用，构建良好的绝缘体系，提高电流运行质量，保证换流站的运行安全，为电力的顺利输送奠定良好基础。

一、特高压直流换流站重要性分析

电力运作过程，只有运用科学的方法，才能对电力资源进行合理配置，为人们生活以及社会生产提供稳定的能源支持。对于特高压直流换电站当中设备的绝缘配合体系运行，方案的选择关系电力运作质量，因此构建完善的配合体系，可保证换流站内部绝缘设备能够相互配合，保证电力系统具有良好的绝缘性能，保证电力设备能够稳定发挥作用，防止系统运行阶段受到高压雷击或者操作失误导致的过高压问题，影响运行安全。所以，对于换流站当中绝缘配合体系构建思路进行参考，借鉴同类项目绝缘运行方案，有助于换流站绝缘体系的合理设计，保证绝缘体系能够顺利被应用在电力输送当中，不但能够提高电力运行安全，而且还能提高电力企业运行效益，为社会输送源源不断的电力能源，加速电力行业发展^[1]。

二、特高压直流换流站的绝缘配合思路

（一）构建运行参数

针对特高压直换流站的绝缘配合参数构建，应该依照主要线路避雷器的设计方案，展开绝缘配合参数设计，还包括无功率运作补给内容构建。按照换流站运行特点，展开端点接口设计工作。由于特高压直流换流的参数较为丰富，因此设计阶段需要全面考虑，对于电流直流、定值电压、空载体系、阀门变化、端口开关等展开综合设计，合理预测，整体构建。

（二）选择避雷设备

对于特高压直流换流站，可参考同类电流体系绝缘配合方式，完成电流体系的设计，按照电流主要活动，明确平波装置主要运作方式，还可按照300MH西系数，适当优化，对于平波装置进行选择，之后整体规划。将平波装置置于终端母线之内，为避雷装置的设计提供便利。在此设计阶段，应该整合电流、并联联系、释放电力等信息，确保运作合理化^[2]。

（三）绝缘体运作

针对特高压直流换电站内部绝缘体运作模式，要将其置于端点最高处或者阀门位置绝缘端最高处。这样，当系统受到雷击时，仍然具有良好的绝缘性。从绝缘性角度分析，如果母线装置功能强大，或者直流设备具有较强的技术性，那么对绝缘效果的提升也有所帮助。避雷装置类型不同，产生的避雷效果也各不相同，需要根据避雷器性能，合理配置。比如：如果绝缘装置、周围设备实际绝缘能力较低，那么就可按照具体运作需求，将绝缘位置合理调换，以提升装置绝缘性能。

三、案例分析

（一）背景介绍

从我国“西电东送”项目的成功，可以看出特高压直流输电不但具有低损耗的优势，而且还能实现远距离传输。目前，在我国输电项目当中±800kV输电项目已经正式投运，为了满足电力运输长期发展，电力行业不断致力于±1100kV特高压的直流输电项目研究。本案例选择某地1100kV特高压直流输电项目，对于换流站的绝缘配合措施进行研究。该线路总长度3377km，输电总容量达到12000MW，案例研究的长度129km，包括181基杆塔，130基直线塔，51基耐张塔。该换流站各极利用双12脉动类型换流器，使用串联连接的方式，每极分别为550kV。将换流站内部的平波电抗器考虑为户外干式类型绝缘，各极平波电抗器的电感量为240mH。

（二）绝缘配合措施

1.交流测绝缘保护

系统交流侧的保护，应按照换流站的避雷器具体设置方案。换流站中交流母线一侧受到避雷器的保护，由于避雷器安装位置和每组交流滤波器的母线十分接近，因此，保护效果良好，能够抵挡交流系统当中的雷电波，对于交流侧的保护，可使用配合电流20kA^[2]。

2.阀厅位置的绝缘保护

系统阀厅的绝缘的保护，可按照换流站的避雷装置实际布置形式进行，将保护措施集中设置在晶体管阀、12脉动换流单元的中间母线、上、下12脉动的换流单元等结构当中。整体分析，对于晶闸管阀采取保护措施，主要是在阀两端位置设置并联形式的避雷器，进行电压保护，可按照保护需求，设置4个避雷器。因为侵入阀厅内部雷电冲击会被限制，因此，可选择相对较低的配合电流。针对12脉动的换流单元，可采取隔离开关和穿墙套管相关设备，配合大电流避雷器(CBH)进行直接保护，这种保护措施具有显著优势，即不会受到操作负载产生的影响，所以也不必使用过高的配合电流。对于上12脉动单位换流器，其中6脉桥母线，可使型号MH避雷器进行保护，避雷器和CBH型避雷器优势相同。对于12脉动的换流单元内部母线的绝缘保护，可使用CBL2类型避雷器，也不需要较高配合电流。对于下12脉动当中换流单元内部的绝缘保护，可使用避雷器（ML+V2）保护低压端位置Y/Y换流变阀的侧相地下绝缘；使用型号ML避雷器对于下12脉动的换流器位置的6脉动的桥母线实施保护；使用抗雷电冲击的避雷器（CBN1+V2）与抗操作冲击避雷器（CBN2+V2）保护低压端位置Y/D的换流变阀侧相绝缘。

3.直流母线绝缘保护

按照该换流站的绝缘设备配置方式，可将通过直流母线的过高压划分成两部分，其一是直流极线，其中电压保护能够由直流极位置避雷器与直流母线位置避雷器提供；其二为平波电抗器，平波电抗器电压保护主要是位于其两侧并联的避雷器完成。

4.中心母线绝缘配合

针对中性母线采取绝缘保护，由于处于阀侧位置的中性母线的保护是CBN1和CBN2两个避雷器负责，所以，线路的侧中性母线主要使用避雷器（E）完成，避雷器（EL）负责接地极间的保护，避雷器（EM）负责金属回线的保护。

（三）绝缘水平评估

通过对该换流站的绝缘配合措施运用进行分析可知，换流站内部的电气设备可承受的抗雷击能力较强，绝缘保护水平较高，可保证换流站中设备受到高电压和电流等应力冲击之时的安全性。结合相关数据，展开计算，确认该换流站中直流极位置平波电抗器可承受的抗雷电冲击的绝缘水平高达2594kV,抗操作冲击的绝缘水平为2138kV。在运行时，雷击绝缘可按照裕度20%的绝缘水平选取；操作冲击绝缘可按照15%的裕度选取^[3]。

结束语：总之，在电力行业快速发展之背景下，对于特高压直流换流站绝缘体系的构建要求更高。通过分析，可以看出特高压直流换流站十分重要，在其运行过程合理构建绝缘配合体系，能够提高绝缘效果，还能保证电力企业运行效益，对于电力行业的持续发展十分有利，所以应该结合实际对于绝缘配合体系合理选择。

参考文献：

[1]陈蔚,杭峰.试论±1100kV特高压直流换流站过电压保护和绝缘配合[J].电子测试,2016(23):142-143.

[2]黄厚明.浅析±1000kV特高压直流换流站绝缘配合[J].电子测试,2016(23):54+22.

[3]万磊,范冕,何慧雯.±1100kV特高压直流换流站直流场雷电侵入波过电压研究[J].电瓷避雷器,2016(01):69-77+83.