特高压直流操作过电压特点分析

与常规±500kV高压直流系统相比，特高压直流系统在主接线结构上主要有两点不同：采用双12脉动换流器；平波电抗器分置于直流极线与中性母线上。这使得特高压直流系统的操作过电压与常规超高压直流系统具有以下不同的特点。

1）阀过电压

常规±500kV高压直流系统换流阀过电压分为两类：最上层阀两端过电压和其他层阀两端过电压。特高压直流系统与常规±500kV高压直流系统相比，阀过电压多了一类，分为上12脉动换流器最上层阀两端过电压，下12脉动换流器最上层阀两端过电压，以及其他层阀两端过电压。

当直流系统中发生整流侧最高端换流变阀侧出线接地短路故障时，直流极线对地电压施加到与直流极线直接相连的换流器最上层换流阀两端，在最上层阀两端形成严重的过电压。特高压系统中该过电压较常规超高压直流系统严重得多，具体原因分析如下：

（1）在正常运行时，特高压直流系统中阀两端耐压设计值较常规超高压直流系统低

在常规±500kV高压直流系统中，换流阀的正常工作承受电压约为系统额定电压的1/2，约为250kV加上脉动及过冲；而在特高压系统中，上12脉动换流器换流阀的正常工作承受的电压约为系统额定电压的1/4，约为200kV加上脉动及过冲。所以，特高压直流系统中换流阀两端耐压设计值较常规超高压直流系统低。

（2）在发生整流侧最高端换流变阀侧出线接地短路故障时，特高压直流系统中最上层换流阀两端承受的过电压较常规超高压直流系统高得多

在发生上述故障时，最上层换流阀承受的过电压为极线电压与故障时换流变阀侧出线电位差。对于常规超高压直流系统，考虑极端情况时最上层换流阀两端电位差可达500kV+300kV左右（不考虑避雷器保护，该过电压由直流极线电压与换流变阀侧出线的线电压共同作用造成，300kV为换流变阀侧出线的线电压峰值）；而对于特高压直流系统，考虑极端情况时该电压差可达800kV+250kV左右（同样不考虑避雷器保护）。(www.xing528.com)

（3）特高压直流系统输电线路长度一般比常规±500kV高压直流系统远得多，使得特高压直流线路上储存的能量也较常规直流线路大得多

综上所述，当直流系统中发生整流侧最高端换流变阀侧出线接地短路故障时，特高压直流系统中最上层换流阀所承受的过电压远较常规超高压直流系统严重得多。

另外，特高压直流系统在采用下12脉动换流器单独投运，即1/2极运行方式时，下12脉动换流单元最上层阀也会受到上述过电压的类似威胁。

2）中性母线过电压

特高压直流系统为降低换流器母线上的电压谐波分量，采用了平波电抗器分置的方案，即在直流极线和中性母线上都安装了平波电抗器，这使得中性母线上的过电压也与常规超高压直流系统有所不同。在特高压直流系统中，需要对中性母线平波电抗器两侧的过电压分别进行计算，即平抗阀侧过电压和平抗线路侧过电压两种类型，而常规超高压直流系统中的中性母线过电压仅有一种类型。

对于特高压直流系统，因平波电抗器分置的原因，中性母线以平波电抗器为界分为两段具有不同过电压保护水平的母线段，并配有不同保护水平的避雷器，其中中性母线平波电抗器阀侧避雷器的保护水平要高于线路侧。而常规超高压直流系统中性母线没有分段。