16.4.4.1 仿真计算条件
如图16-1所示，上下12脉动换流器中两个6脉动桥间母线分别由避雷器MH和ML直接保护，上下12脉动换流器间直流母线由避雷器CBL2直接保护，换流器上12脉动换流器高压直流母线、穿墙套管等设备由避雷器CBH直接保护。造成这些位置出现操作过电压的主要原因有：故障电压波在直流线路上反射叠加形成过电压以及系统运行电压的升高。由于电压控制环节的存在，直流系统运行中不可能出现运行电压过高的现象，因此换流器直流母线过电压主要由故障引起电压波在直流线路上反射叠加造成，这种过电压最严重的故障工况是全电压起动。
在直流系统正常起动时，逆变站先解锁，整流站后解锁，直流电压和电流受调节系统控制，均以较平缓的斜率上升到额定值，正常情况下不会产生较高的过电压。但如果控制系统发生故障，逆变站尚处于闭锁状态时，整流站以最小触发角解锁，则直流系统发生全电压起动。此时，闭锁的逆变站相当于开路状态，全电压波在到达线路末端时发生开路反射，会在DB、CBH、MH、CBL2和ML等避雷器上产生较大过电压。
仿真中先将逆变站与直流线路断开，再将整流侧触发角调整到最小值，最后将整流侧的脉冲闭锁信号解除，造成整流侧突然出现额定直流电压，从而使换流器母线上出现过电压。
16.4.4.2 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过电压计算为例，该仿真计算得到阀厅内直流母线上过电压如表16-10所示，其中复龙站避雷器CBH上的过电压及能量波形如图16-19所示。
表16-10 全电压起动故障时换流器母线避雷器上的过电压及能量计算结果
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图16-19 全电压起动故障时复龙站避雷器CBH上的过电压及能量波形
16.4.4.3 过电压机理分析
该过电压机理分析如下：如图16-20所示，当直流系统逆变侧开路，整流侧全电压起动时，直流电压波到达逆变侧线路开路末端，电压波发生开路全反射，由于发生电压反射，造成电压幅值变为原输入电压幅值的2倍，这个反射的电压波沿直流线路返回整流侧，在整流侧各级直流母线上将造成相应的过电压。该过电压波进入整流站最先遇到的是直流极线避雷器DB1、DB2和平波电抗器，由于直流极线避雷器DB1和DB2的过电压抑制作用以及平波电抗器的过电压波阻碍作用，该过电压作用在阀厅内直流母线上时没有作用在直流极线上时严重。故实际中阀厅内直流母线避雷器CBH、MH、CBL2和ML在该情况下通过的过电压能量都不大。
图16-20 全电压起动故障过电压机理示意图
该过电压受直流线路长度影响，直流线路越长，线路上存储的能量就越大，过电压就越严重。
16.4.4.4 过电压控制保护措施
该过电压与直流系统控制保护策略关系不大，主要依靠避雷器进行防护。从计算结果上看，在阀厅内直流母线上的过电压并不严重，能量也很小。因此，配置避雷器即可对阀厅内直流母线进行有效的保护。
此外，虽然在发生全电压起动故障时，避雷器CBH、MH、CBL2和ML流过的过电压能量并不大，但这些避雷器也都采用了多柱设计，如表16-1所示其设计通流容量远大于实际流过的能量，这种设计方案主要是为了有效降低过电压水平。特高压直流输电系统电压等级很高，设备过电压耐受水平适当降低，既可以降低设备的制造成本，又可以提高系统运行可靠性。因此，这些避雷器采用多柱配置的目的主要在于降低设备制造成本，并提高系统运行可靠性。
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