仿真计算结果分析与优化

1）单极接地故障位置的影响

正极性线路沿线从0～100%发生单极接地故障，相应的健全极负极性线路沿线（0～100%）过电压分布的计算结果如图16-39所示。另外，正极性线路距离中点±30km范围内发生单极接地故障时，相应的健全极负极性线路距离中点±30km范围内过电压分布的计算结果如图16-40所示。

由图16-39、图16-40可以看出，单极接地故障位置对单极接地故障过电压有较大影响，直流系统在完整双极运行方式下，线路中点发生单极接地故障时该过电压最大；故障点距离线路中点较远时，健全极上沿线过电压一般在相应的接地故障处达到最大值；而当故障点距离线路中点较近时，健全极上沿线过电压一般在相应的接地故障处关于线路中点的对称位置达到最大值（也就是两端换流站直流滤波器放电电流波在线路上相遇的位置）。

图16-39　故障极线路发生沿线接地故障时健全极线路沿线过电压分布

图16-40　故障极线路距离中点±30km范围内发生接地故障时健全极线路过电压分布

2）直流滤波器主电容的影响

对于图16-38所示向上直流滤波器，当直流滤波器主电容分别为1μF、2μF、3μF和4μF时[16]，故障极线路中点发生单极接地故障时（最严酷情况）相应的健全极线路中点过电压仿真计算结果如表16-20所示。

表16-20　不同直流滤波器主电容值对单极接地故障过电压的影响

由表16-20可以看出，直流滤波器主电容参数是影响单极接地故障过电压的关键因素，主电容越大，过电压幅值越大，当主电容取2μF时，该过电压幅值为1357kV，已达到1.7p.u.。

3）直流滤波器型式的影响

在特高压直流输电工程中，向家坝—上海直流输电工程采用每站每极一组直流2/12/39三调谐直流滤波器，具体电路和参数如图16-38和表16-19所示；锦屏—苏南直流输电工程采用每站每极一组2/39双调谐滤波器和一组12/24双调谐滤波器并联的直流滤波器，具体电路和参数如图16-41和表16-21所示；云南—广州直流输电工程采用每站每极一组12/24/45三调谐直流滤波器，具体电路和参数如图16-42和表16-22所示。

图16-41　锦苏直流滤波器电路图

图16-42　云广直流滤波器电路图

表16-21　锦苏直流滤波器参数表

表16-22　云广直流滤波器参数表

本节将向家坝—上海特高压直流输电工程的直流滤波器型式分别替换成锦屏—苏南和云南—广州两种直流滤波器型式，对健全极线路中点过电压进行仿真计算，三种情况下的过电压计算结果如表16-23所示。

表16-23　不同直流滤波器型式对单极接地故障过电压的影响(www.xing528.com)

由表16-23可以看出，三种直流滤波器型式对该种过电压幅值几乎没有影响；另外，考察三种不同型式的直流滤波器还可以发现一个特点，其总的主电容参数分别为1.05μF、1.15μF、1.2μF，三者很接近。因此，在直流滤波器主电容参数值相接近的情况下，即使采用不同直流滤波器型式，一般不会对该种过电压整体水平产生太大影响，直流滤波器主电容值才是影响单极接地故障过电压的最关键性因素。

4）直流控制系统的影响

考虑到线路发生故障后，需要经过故障电流波在故障极线路的传播时间以及保护装置的延时作用后直流保护装置方能发出保护指令，而该时间一般都会比单极接地故障过电压达到最大值的时间要长，两侧控制系统无法对该故障及时作出反应。因此，直流控制系统通常不会对该种过电压幅值产生影响。

5）杆塔接地电阻的影响

杆塔接地电阻可以降低线路对地闪络时的暂态分量，从而使得健全极线路上的过电压幅值有所降低，但其对该过电压的整体波形及其幅值出现时间基本没有影响。不同杆塔接地电阻情况下的健全极线路中点过电压仿真结果如表16-24所示。

表16-24　不同杆塔接地电阻对单极接地故障过电压的影响

由表16-24可以看出，随着杆塔接地电阻阻值增大，健全极线路中点过电压幅值稍有下降，但影响较小。

6）线路中点杆塔装设避雷器的影响

在杆塔接地电阻取0Ω且直流滤波器主电容分别取为1μF、2μF、3μF和4μF四种情况下，分析在线路中点杆塔上装设避雷器（与换流站极线处特性相同）对该种过电压的影响。当故障极线路中点发生单极接地故障时，该避雷器对健全极线路中点过电压幅值的影响如表16-25所示。

表16-25　线路中点杆塔装设避雷器对单极接地故障过电压影响

由表16-25可以看出，在线路中点处装设的避雷器对该过电压有一定的限制效果，但效果不太明显。在主电容取值为4μF情况下，线路中点杆塔处装设避雷器可以使过电压从1422kV下降至1340kV，过电压水平仅降低5.8%。因此，通常情况下不推荐采用在杆塔中点处加装线路避雷器的方式来限制该过电压。

7）线路长度的影响

±800kV向家坝—上海直流输电工程线路长度为1907km，在不同的线路长度下，故障极线路中点发生接地故障，健全极线路中点过电压与线路长度的关系如表16-26所示。

表16-26　不同线路长度对单极接地故障过电压的影响

由表16-26可以看出，随着直流输电线路长度逐渐增加，过电压水平略有升降，但变化规律不明显。这主要是因为线路长度变化并不会对互感耦合系数产生太大影响，故特高压直流线路长度变化对该种过电压幅值的影响通常不大。

8）输送功率的影响

直流系统双极平衡运行方式下，几种典型输送功率运行工况对单极接地故障过电压的影响情况如表16-27所示，其中输送功率用标幺值表示。

表16-27　不同输送功率对单极接地故障过电压的影响

由表16-27可以看出，随着输送功率增加，过电压水平呈下降趋势。输送功率从0.1p.u.增大到1.05p.u.，过电压水平仅下降2.8%，可见输送功率对单极接地故障过电压影响较小。