三相接地故障及清除方法

16.3.1.1　仿真计算条件

当换流站内某一交流滤波器支路或者与换流站母线相连接的交流线路在换流站附近发生三相接地故障，交流系统的继电保护装置将该故障线路从系统中切除时，换流站交流母线上会产生甩故障负荷过电压，该故障的简化示意图如图16-2所示。该过电压工况是交流母线避雷器A的最严酷工况之一。

图16-2　交流三相接地清除过电压简化示意图

该过电压情况与故障发生及清除时刻有关，仿真中通过选取不同的故障切除时刻，并考虑避雷器A的伏安特性偏差，分别采用最大保护特性和最小保护特性进行计算，找出交流母线避雷器上过电压最严重情况。

16.3.1.2　仿真计算结果

以向家坝—上海±800kV特高压直流工程中送端复龙换流站该故障下的过电压计算为例，相应计算结果如表16-2所示。计算结果表明：复龙换流站交流母线额定电压为530kV，该故障下交流母线上最大过电压为766kV，避雷器A通过的最大能量为0.69MJ。由于该故障为对称性故障，当故障在一个工频周期内不同时刻发生时，其中某一相避雷器A通过能量可能会达到最大，图16-3中波形为a相避雷器A中通过能量最大时的过电压、避雷器中流过电流和能量波形。

表16-2　三相接地故障及清除时复龙换流站交流母线避雷器A上过电压仿真结果(https://www.xing528.com)

图16-3　三相接地故障及清除时复龙换流站交流母线避雷器A上过电压及能量波形图

16.3.1.3　过电压机理分析

其机理分析如下：在发生三相接地故障时，交流滤波器组（包括电容器组）中储存的能量会经故障点释放，在随后的故障清除过程中，系统电源又通过系统阻抗（一般为感性）向交流滤波器组充电，引起暂态电磁振荡，从而在交流侧母线上产生过电压。

16.3.1.4　过电压控制保护措施

由前述过电压计算结果可知，该过电压幅值及能量并不是非常严重。从过电压产生机理上看，该故障是因故障暂态引起系统内电压振荡造成的，由于常规的交流设备设计制造时已将这类振荡过电压情形考虑在内，因此，若按照常规的交流系统设计规程进行设计，在换流变压器、交流滤波器组等设备附近配置交流避雷器情况，则该过电压一般不会对换流站设备造成威胁。