±500 kV換流站諧波發射特性對湖北電網的影響研究

李 偉

（國網湖北省電力公司電力科學研究院，湖北 武漢 430077）

±500 kV換流站諧波發射特性對湖北電網的影響研究

李 偉

（國網湖北省電力公司電力科學研究院，湖北 武漢 430077）

在大量實測湖北電網多座±500 kV換流站諧波發射特性的基礎上，選取一座典型的換流站為基礎進行實測數據分析，介紹了換流站的諧波測試方法，分析了各個運行工況下的諧波數據，總結了換流站的諧波發射特性對交流電網的主要影響因素，為換流站濾波器的設計及交流電網的安全運行提供價值。

諧波；整流閥；濾波器；換流站

0 引言

±500 kV換流站作為湖北電網500 kV網架結構中主要的諧波源，其六脈動的整流閥廳產生的6N±1次諧波在500 kV網絡中占有較大比例。諧波和濾波問題在直流輸電工程設計[1-3]及投資的經濟性方面有重要地位，而且對交/直流系統的正確可靠運行和設備的安全又產生重要影響，因此，結合換流站無功補償設備及濾波器的投退方式，實地測試分析換流站對交流電網的諧波發射水平有重要的研究意義。

1 試驗背景

換流站的電氣主接線圖如圖1所示。

站內無功補償裝置主要是交流濾波器、并聯電容器，4組HP11/13、2組HP24/36，沒有分大組，每組獨立掛在母線上。無功補償裝置額定電壓525 kV，額定容量67 Mvar。

在測試期間是完整雙極運行方式，滿負荷1 200 MW左右和50%負荷630 MW左右交替運行。9月13日測試葛崗線，9月14～18日同時測試葛安Ⅰ回、峽葛Ⅳ回、極Ⅰ換流變三個點，9月19日測試極Ⅱ換流變。滿負荷運行工況下，站內所有濾波器4組HP11/13、2組24/36濾波器全部投入，50%負荷運行工況下退2組濾波器，只投入2組HP11/13、2組24/36濾波器。換流站內運行工況記錄見表1，諧波電壓測試數據見表2。

2 引起電能質量問題的關聯性分析

整個測試期間，換流變在滿負荷和50%負荷之間切換，換流變的電流曲線圖如圖2所示。

圖1 換流站的電氣主接線圖Fig.1 Electric main wiring diagram of converter station

表1 換流站運行方式記錄表Tab.1 Operation mode record list of converter station

表2 母線諧波電壓Tab.2 Harmonic voltage of bus

圖2 極I換流變交流側三相電流有效值曲線圖Fig.2 Effective value curve of three-phase current of AC side of pole changing I

所有電能質量指標數據都合格，其中諧波電壓總畸變率最大的B相，諧波含量 1.59%，在合格范圍內。主要的諧波含量是3次、5次、11次、13次，其中11次、13次諧波含量分別為0.81%、0.14%，屬于換流站整流閥廳的特征諧波。

換流站在滿負荷運行期間，6組濾波器全投，母線諧波電壓含量為1.4%，換流變主要特征諧波是11次諧波電流30 A，占基波比例為4%,13次諧波電流20 A，占基波比例為2.8%。

換流站在50%負荷運行期間退兩組HP11/13濾波器，投入兩組HP11/13、兩組HP24/36濾波器，母線電壓諧波含量是1.6%，換流變主要特征諧波是11次諧波電流33 A，含量為8%，13次特征諧波21 A，含量為5%。具體比對數據如表3和表4所示。

表3 母線諧波電壓對比表Tab.3 Bus harmonic voltage comparison table

表4 換流變諧波電流對比表Tab.4 Comparison table of commutation harmonic current

從表4的對比可以看出換流站50%負荷工況下，諧波含量明顯比滿負荷工況下要大，主要特征諧波中，11次和13次諧波電流絕對值沒有明顯的變化都是30 A和20 A左右，但是占基波電流的比例分別由滿負荷工況下的4%和2.8%增加到50%負荷下的8%和5%，導致11次和13次的諧波電壓含量幾乎提高了一倍。說明換流站的諧波的變化主要來自12脈動的整流閥廳，50%負荷工況比滿負荷工況下諧波含量增加的原因是退出了兩組HP11/13濾波器，在換流站電源容量減小的情況下，閥廳產生的諧波電流并未減小導致換流站交流場諧波電壓明顯變大，這一對比數據說明換流站在濾波器的投退方式需要改善，來控制交流場的諧波含量在穩定范圍內。

3 結論

換流站50%負荷工況下，諧波電壓總畸變率為1.6%比滿負荷工況諧波總畸變率1.4%要大，主要特征諧波中，11次和13次諧波電流占基波含量由滿負荷的4%和2.8%增加到8%和5%，主要原因是在50%負荷工況下換流站退掉兩組HP11/13濾波器，導致諧波含量有所增加。建議對換流站HP11/13濾波器的投退方式進行改善，應考慮交流側母線諧波含量（需要進行無功平衡計算和相關測試），控制換流站交流場的諧波含量在一穩定范圍內,防止小方式工況下，交流場諧波電壓超標。

（References）

[1] 劉振亞.特高壓直流輸電線路[M].北京：中國電力出版社，2009.LIU Zhenya.UHVDC transmission line[M].Beijing:China Electric Power Press,2009.

[2] 趙婉君.高壓直流輸電工程技術[M].北京：中國電力出版社,2004.ZHAO Wanjun.HVDC transmission engineering technol?ogy[M].Beijing:China Electric Power Press,2004.

[3] 張文亮，于永清，李光范，等.特高壓直流技術研究[J].中國電機工程學報,2007,27（22）:1-7.ZHANG Wenliang,YU Yongqing,LI Guangfan,et al.Study on UHVDC technology[J].Proceedings of the Chinese So?ciety of Electrical Engineering,2007,27(22):1-7.

Research on±500 kV Converter Station Harmonic Emission Characteristics Impact of Hubei Power Grid

LI Wei
(State Grid Hubei Electric Power Research Institute,Wuhan Hubei 430077,China)

Based on a large data of measured Hubei power grid harmonic emission characteristics of±500 kV converter stations,selecting a typical station based on the data analysis,the converter station harmonic test method is introduced,the harmonic data in various operating conditions are analyzed,the main influence factors of harmonic emission characteristics of converter station on AC power grid are summarized.The analysis results have important reference value for the design of converter filter and the safe operation of AC power grid.

harmonic;rectifier valve;filter;converter station

TM721；TM711

A

1006-3986(2016)12-0025-03

10.19308/j.hep.2016.12.006

2016-11-19

李 偉(1985),男,湖北仙桃人，碩士，高級工程師。