[发明专利]直流融冰系统过电压保护和绝缘配合设计方法

摘要

本发明是一种直流融冰系统过电压保护和绝缘配合设计方法。直流融冰系统包括换流器C,平波电抗器Ld1、Ld2，刀闸S1、S2、S3、S4，换流器C通过换流变压器T、隔离刀闸K和断路器QF接在交流侧母线上，或通过换相电抗器Lac、隔离刀闸K和断路器QF接在交流侧母线上,直流融冰系统过电压保护和绝缘配合方法包含如下步骤：1）直流融冰系统阻抗幅频特性计算；2）配置避雷器;3）确定交流侧避雷器参考电压；4）确定直流侧避雷器参考电压；5）过电压计算和避雷器特征值提取；6）确定避雷器的保护水平、配合电流和能量；7）根据避雷器的保护水平确定各工作参考点的要求耐受电压；8）配置绝缘水平；9）配置直流侧其它避雷器。本发明能够确保直流融冰装置及其附属设备在各种运行工况下的安全，保证其融冰功能在覆冰期有效发挥。

主权项

1.一种直流融冰系统过电压保护和绝缘配合设计方法，所述的直流融冰系统包括有换流器C,平波电抗器Ld1、Ld2，刀闸S1、S2、S3、S4，融冰母线B、融冰线路L,换流器C通过换流变压器T、隔离刀闸K和断路器QF接在交流侧母线上，或者通过换相电抗器Lac、隔离刀闸K和断路器QF接在交流侧母线上,上述换流器为6脉动换流器时，直流融冰系统直流侧不接地，其特征在于直流融冰系统过电压保护和绝缘配合方法包含如下步骤：1）直流融冰系统阻抗幅频特性计算根据直流融冰装置主回路设计结果搭建直流融冰系统的电磁暂态模型，其中融冰线路采用分布参数模型，对直流融冰系统各种运行模式形成的直流回路进行阻抗幅频特性计算；2）配置避雷器在6脉动直流融冰系统的交流侧，在换流变压器T或换相电抗器Lac阀侧，即换流器C与换流变压器T或换相电抗器Lac之间，配置避雷器Fa1；直流侧，在平波电抗器Ld1与直流刀闸S1之间配置避雷器Fd1，平波电抗器Ld2与直流刀闸S3之间配置避雷器Fd2；3）确定交流侧避雷器参考电压换流变压器T或换相电抗器Lac阀侧避雷器Fa1的持续运行电压峰值(CCOV)按照下式计算：其中U_VL为换流变压器T或换相电抗器Lac阀侧额定线电压；避雷器Fa1持续运行电压最大峰值（PCOV）按照下式计算：PCOV=(1+K)×CCOV         （2）；式中，K为考虑换相过程的吸收，取0.25；换流变压器T或换相电抗器Lac阀侧避雷器Fa1荷电率取0.95，参考电压按照下式计算：U_ac·ref=PCOV/0.95          （3）；4）确定直流侧避雷器参考电压直流侧避雷器Fd1和Fd2的持续运行电压不考虑换相过冲，则持续运行电压峰值(CCOV)和持续运行电压最大峰值（PCOV）相同，按照下式计算：其中U_VL为换流变压器T或换相电抗器Lac阀侧额定线电压，直流侧避雷器Fd1和Fd2荷电率取0.8，参考电压按照下式计算：U_dc·ref=PCOV/0.95             （5）；5）过电压计算和避雷器特征提取根据上面结果，在直流融冰系统电磁暂态模型中添加阀侧避雷器Fa1、直流侧避雷器Fd1和Fd2，填入上面确定的参考电压和采用避雷器阀片伏安特性数据；对融冰装置交流母线侧三相接地故障、两相接地故障、单相接地故障和两相相间短路故障，换流变压器或换相电抗器阀侧母线三相接地故障、两相接地故障、单相接地故障和两相相间短路故障，阀短路故障，阀高压侧对地故障，直流母线接地故障，直流线路接地故障，直流极线断线故障和直流极线间短路故障，进行仿真计算；对由直流侧融冰线路雷电侵入波过电压进行计算，反击过电压采用电磁暂态仿真模型计算，绕击过电压通过电气几何模型进行过电压计算；针对每种故障类型仿真结果，在故障发生的时间区域内提取各避雷器的最大残压、最大电流和最大能量；选择其中避雷器残压、电流最大的故障作为最严重故障，其对应的避雷器最大残压、最大电流和最大能量作为避雷器特征值；6）确定避雷器的保护水平、配合电流和能量根据最严重故障下避雷器特征值，按照配合电流大于避雷器特征值中最大电流的原则确定避雷器配合电流；根据避雷器伏安特性曲线，查取配合电流对应的电压值作为避雷器的保护水平；能量大于最苛故障工况过电压经过避雷器时的泄漏能量；7）根据避雷器的保护水平确定各工作参考点的要求耐受电压根据避雷器操作保护水平SIPL和雷电保护水平LIPL，即可得到操作要求耐受水平RSIWV和雷电要求耐受水平RLIWV，按照下式计算：RSIWV=K1×SIPLRLIWV=K2×LIRL---(6);]]>式中，K1为操作过电压裕度系数，取1.2；K2雷电过电压裕度系数，取1.25；8）配置绝缘水平根据操作要求耐受水平RSIWV和雷电要求耐受水平RLIWV，确定避雷器保护设备端对地、端对端的操作绝缘水平和雷电绝缘水平，其中，避雷器保护设备端对地、端对端的操作绝缘水平大于相应避雷器的要求耐受水平RSIWV，雷电绝缘水平大于相应避雷器的雷电要求耐受水平RLIWV；9）配置直流侧其它避雷器在直流侧刀闸S1与融冰母线B的A相之间配置避雷器Fd3，直流侧刀闸S2与融冰母线B的B相之间配置避雷器Fd4，直流侧刀闸S3与融冰母线B的C相之间配置避雷器Fd5，Fd3、Fd2和Fd5参数与Fd1和Fd2完全相同，确保融冰过程中直流融冰装置及其附属设备受到保护。