直流系统单极金属回线运行时，功率正送时最高端Y/Y换流变阀侧出线套管发生单相接地故障，会在避雷器CBN2上产生较大过电压。故障发生后，整个故障极直流电源施加在该避雷器上，随后最底层换流阀关断，但金属回线上储存的能量尚未完全释放，这部分残余能量也通过CBN2释放，中性线上的过电压反向。计算结果如表23-15所示，±1100kV送端准东换流站中性母线平波电抗器阀侧最大过电压为443kV，避雷器CBN2通过的能量为20.76MJ；受端成都站CBN2上的最大过电压为426kV，通过能量为6.31MJ。±800kV送端溪洛渡换流站CBN2上的最大过电压为432kV，通过的能量为7.51MJ；受端浙西站CBN2上的最大过电压为424kV，通过的能量为2.69MJ。
表23-15 避雷器CBN2两端过电压与能量计算结果
由表中计算结果可以看出[2，8]：
1）±1100kV和±800kV特高压直流工程中CBN2上避雷器两端过电压大致相同，原因在于在这两个电压等级的直流系统中所选取的CBN2避雷器的保护水平基本相同。
2）±1100kV系统中通过CBN2的过电压能量要远大于±800kV，其比例为20.76/7.51=2.76，6.31/2.69=2.35。该过电压主要是由故障极的两个12脉动换流器通过接地故障点形成回路加在CBN2两端形成的，其过电压能量与直流电压等级、CBN2避雷器保护水平相关，并受系统输送容量、线路长度等因素影响。
23.3.4.2 中性母线平波电抗器线路侧避雷器(www.xing528.com)
直流系统单极金属回线运行时，直流极线出口处发生对地短路故障时，会在换流站金属回线上产生较大过电压，是送端换流站金属回线避雷器EM的决定性工况。故障发生后，直流微分欠压保护动作，故障极立即移相到90°以上，整流器进入逆变运行，整流站和逆变站都使直流线路放电，直流电流很快降到零，经过一段去游离时间后再启动直流系统，恢复输送功率。对于受端换流站，由于中性母线始终接地，EL避雷器始终接入系统中，且EL动作电压低于EM，故受端换流站由避雷器EL吸收过电压能量。仿真计算结果如表23-16所示，该故障下±1100kV送端准东换流站避雷器EM上过电压为378kV，通过能量为22.9MJ；受端成都换流站避雷器EL上过电压为279kV，能量很小，仅为0.56MJ。±800kV送端准东换流站避雷器EM上过电压为377kV，通过能量为16.8MJ；受端成都换流站避雷器EL上过电压为260kV，能量很小。
表23-16 中性线避雷器过电压及能量计算结果
根据计算结果可知[2，8]：
1）±1100kV和±800kV特高压直流工程中EM避雷器上过电压分别为378kV和377kV，大致相同，原因是这两个电压等级系统中所选取的EM避雷器保护水平相同。
2）±1100kV和±800kV特高压直流工程中通过EM避雷器能量比值为22.9/16.8=1.36，该过电压分为两个阶段，第一个阶段是由故障极的两个12脉动换流器通过接地故障点所形成的回路加在EM两端形成的，第二个阶段是由金属回线分布电感上储存的能量通过EM释放造成的。这两个阶段共同形成了避雷器EM上的过电压，前一个阶段的过电压能量与系统输送容量有关，后一阶段的过电压能量与线路长度有关，这两个工程的输送功率比值10450/7500=1.39，线路长度比值2400/1728=1.39，该能量与系统容量与线路长度均有关。
3）此外，根据直流系统保护特点，对于线路接地故障，在保护启动后经过一段去游离时间后直流系统将重新启动，如果接地故障属于永久性故障，则相关避雷器会再承受一次该过电压。基于以上情况，在设计EM避雷器的最大通流容量时，EM避雷器通过的最大能量可按该故障下计算值的2倍考虑，即对于±1100kV和±800kV工程，避雷器EM通过的最大能量分别为45.8MJ和33.6MJ。
4）对于受端始终接地运行的中性线上的避雷器EL，其过电压及能量一般都很小。
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