試論±1100kV特高壓直流換流站過電壓保護和絕緣配合

陳 蔚,杭 峰

（國網江蘇省電力公司檢修分公司特高壓交直流運檢中心,江蘇南京,210000）

試論±1100kV特高壓直流換流站過電壓保護和絕緣配合

陳 蔚,杭 峰

（國網江蘇省電力公司檢修分公司特高壓交直流運檢中心,江蘇南京,210000）

本文就±1100kV特高壓直流換流站過電壓保護和絕緣配合進行了具體研究，希望這一研究能夠在一定程度上推動我國電力事業的相關發展。

±1100kV；換流站；特高壓直流輸電

0 前言

在我國“西電東送”戰略的實現中，特高壓直流輸電憑借著自身遠距離、大容量、低損耗的輸電優勢，已經成為我國能源資源優化配置的有效途徑之一。±800kV特高壓直流輸電工程在我國早已正式投運，但為了更好的滿足我國未來大容量的長途輸電需求，我國電力業界近年來一直致力于研究±1100kV特高壓直流輸電，在本文的研究中筆者結合我國在2016年5月31日湖南省電網工程公司承建的昌吉至古泉±1100千伏特高壓直流輸電線路工程（甘9標段），對該工程中特高壓直流換流站過電壓保護和絕緣配合進行了研究。

1 系統基本運行參數

昌吉至古泉±1100千伏特高壓直流輸電線路工程起于新疆自治區準東五彩灣換流站，止于安徽省皖南換流站，航空直線長度為3337千米，輸送容量12000MW，而這一工程的甘9標段，線路長度128.793千米，桿塔181基，其中直線塔130基，耐張塔51基，工程換流站每極采用550kV+550kV的雙12脈動換流器串聯接線，而換流站內平波電抗器按戶外干式絕緣考慮，每極平波電抗器電感量按240mH考慮。

2 換流站過電壓保護

2.1 交流側過電壓保護

在交流側的過電壓保護中，我們需要參考圖1所示換流站避雷器布置方案，從圖1我們能夠清楚看出換流站交流母線側的設備主要由交流母線避雷器A保護，而這一保護作用之所以能夠較好發揮，則得益于這一避雷器安裝在緊靠換流變和每大組交流濾波器母線上，而其主要負責的是來自交流系統的雷電侵入波，并選取20KA的配合電流。

2.2 閥廳的過電壓保護

結合圖1，在閥廳的過電壓保護中，這一保護主要集中在晶閘管閥、上12脈動換流單元、12脈動換流單元中間母線、下12脈動換流單元等四部分。具體來說，在晶閘管閥的過電壓保護中，其主要通過并聯在閥兩端的閥避雷器進行保護，也就是圖1中所示的V11、V12、V2、V3等四個閥避雷器。由于侵入閥廳的雷電沖擊被限制到很小，這里我們需要選擇較小的配合電流；而在上12脈動換流單元的過電壓保護中，穿墻套管、隔離開關等設備由避雷器CBH直接保護，這一保護具備著不會承受嚴重的操作負載的特點，故此其需要的配合電流也較小。而上12脈動換流器6脈動橋母線由避雷器MH直接保護，這一避雷器與避雷器CBH擁有共同特點；在12脈動換流單元中間母線的過電壓保護中，其由避雷器

CBL2直接保護，其所需配合電流同樣較小；而在下12脈動換流單元的過電壓保護中，避雷器ML+V2、避雷器ML、避雷器CBN1+V2(雷電沖擊)和CBN2+V2(操作沖擊)依次對低壓端Y/Y換流變閥側相對地絕緣、下12脈動換流器6脈動橋母線、低壓端Y/D換流變閥側相對地絕緣等裝置進行保護。

2.3 直流母線的過電壓保護

同樣結合圖1，直流母線的過電壓保護可以分為直流極線、極線平波電抗器兩個部分，其中直流極線的電壓保護主要由直流極線避雷器DB1和直流母線避雷器DB2負責；而極線平波電抗器的電壓保護則主要由并聯在其兩端的DR避雷器負責。

2.4 中性母線的過電壓保護

如圖1所示，在中性母線的過電壓保護中，閥側中性母線由避雷器CBN1和 CBN2 共同保護，線路側中性母線由避雷器E保護，而接地極引線和金屬回線則由避雷器EL和EM直接保護。v

3 換流站設備絕緣水平

電氣設備的絕緣耐受電壓需高于避雷器的保護水平，這樣才能夠較好的保證換流站內設備在遭受過電壓應力時的安全性，為此筆者結合相關資料與計算，確定了換流站直流極線平波電抗器線路側設備的雷電沖擊絕緣水平和操作沖擊絕緣水平為2594kV和2138kV，也就是按照20%和15%的裕度選取雷電沖擊絕緣水平和操作沖擊絕緣水平，直流極線平波電抗器閥側設備等設備同樣按照該標準選取。

4 結論

本文結合我國以往的±800kV特高壓直流輸電工程的建設經驗，對±1100千伏特高壓換流站的交流側、閥廳、直流母線和中性母線等不同區域重要設備的過電壓保護策略進行了詳細論述，并確定了換流站設備絕緣水平，希望這一研究內容能夠在一定程度上推動我國電力事業的發展。

[1]周浩,王東舉.±1100kV特高壓直流換流站過電壓保護和絕緣配合[J].電網技術,2012,09:1-8.

[2]張翠霞,陳秀娟,葛棟,焦飛,張劉春.±1000kV級直流輸電工程系統過電壓抑制和絕緣配合[J].高電壓技術,2013,03:520-525.

[3]鄧旭,王東舉,沈揚,周浩,陳錫磊,孫可.±1100kV特高壓換流站直流操作過電壓研究[J].電力自動化設備,2014,01:141-147+167.

[4]陳秀娟,張翠霞,張搏宇,蘇寧,吳婭妮,楊鵬.±1100kV特高壓直流換流站避雷器在內過電壓下的保護特性[J].電網技術,2015,02:362-366.

The 1100kV + uhvdcconverterstation overvoltage protection and insulation coordination

Chen Wei,Hang Heng
（State Grid Jiangsu electric power company maintenance branch UHV AC and DC Inspection Center,Nanjing Jiangsu,210000）

This paper 1100kV UHVDC converter overvoltage protection and insulation coordination for the specific research,I hope that this research can promote the development of China's power industry to a certain extent.

+ 1100kV;HVDC converter station

圖1 換流站避雷器布置方案