阻容式直流分压器高压臂短路故障暂态特性仿真研究

作者： 国自电气 时间：2024-07-02 09:15:37 阅读：24

高压直流输电技术发展至今已60余年，具有输送容量大、输送距离远、稳定性高等优点。阻容式直流分压器作为测量环节的重要设备，具有电能计量、运行状态监测以及信号传递等作用，保证了电力系统的安全运行。阻容式直流分压器的测量结果直接作用于测量保护系统，决定了电力系统保护装置是否动作．在实际运行中，保护系统因阻容式直流分压器故障产生误动的事故时有发生。2011年5月和2012年2月，团林换流站先后发生2次直流线路电压突变量保护动作，经检测实际直流线路无故障，为阻容式直流分压器低压臂回路接地短路导致。2015年9月，西南某特高压直流工程发生误闭锁，经分析为特高压整流站阻容式直流分压器低压臂放电回路被瞬时击穿导致。相关文献针对复、奉两换流站阻容式直流分压器的二次电压异常故障进行了分析和优化。相关文献研究了阻容式直流分压器高压臂和低压臂短路情况下的动态响应。相关文献提出仅根据设备总体SF6气体分解物进行故障诊断，结果易不准确，应了解设备内部结构。相关文献以某±800kV直流工程中站用阻容式直流分压器二次电压异常为例，根据阻容式直流分压器参数和仿真实验得出电压异常的原因，并寻找发生放电的原因。相关文献运用ANSYS有限元仿真软件，对不同工况下阻容式直流分压器的电位和电场分布进行了仿真。

在阻容式直流分压器运行特性方面，某专家Zhang等提出了一种新的匹配方法来制作高精度高压阻容式直流分压器。某专家ELG等以1000kV电阻型阻容式直流分压器为例，研究阻容式直流分压器的可追溯性。韩民晓专家发现阻容式直流电压互感器适合直流谐波电压测量。滕予非专家等研究了二次分压板拓扑结构以及低通滤波器截止频率对传变特性的影响，同时他们还对隔离放大器的特性进行分析，认为提高隔离放大器截止频率可以提高保护灵敏度。专家Li等分析了2种型号的阻容式直流分压器对电压行波保护的影响。专家李登云等提出了一种改进的直流电压求和方法来评估1000kV直流电阻分压器的分压比误差。

对阻容式直流分压器运行特性进行研究时，现有内容多集中于谐波测量、传输特性和阻容式直流分压器的精确性问题，所采用的阻容式分压器模型将高压臂等效为一个电阻和一个电容的并联，当阻容式分压器高压臂发生故障时，这种模型局限性较大，故缺乏对阻容式直流分压器较精确模型的建立，也缺少对阻容式分压器高压臂短路故障的研究。

实际阻容式直流分压器高压臂部分由多节分压阻容单元串联而成，文章将阻容式直流分压器的高压臂部分等效为3节，推导了它在正常运行情况下和高压臂短路故障下的传递函数，在仿真软件中搭建等效后的阻容式直流分压器的模型，仿真计算并观察它单独工作时，不同情况下的暂态响应。

本文建立了三级高压臂阻容式直流分压器的模型，并推导了这种模型的传递函数，利用仿真软件绘制数学波形和仿真波形，验证了数学模型的正确性，并研究阻容式直流分压器在不同情况下的暂态特性，得到结论如下：

１）正常解锁状态下，t=0s阻容式直流分压器一次侧加入500kV直流冲击电压，出现正常的电压激增现象；电压稳定后，低压臂输出较低的稳定电压，系统的控制保护装置不会动作。

２）由于径向放电现象常发生在高压臂部分，阻容式直流分压器高压臂易发生短路故障，若故障自行消失，系统将经历两次全响应过程．短路时电压激增，但此时直流系统处于正常状态，若直流分压器故障时间和输出电压水平均超过控制保护系统的整定值，将会导致系统控保装置误动，为后续故障排查工作带来困难。工作人员应加强对直流分压器内部绝缘的检测，同时注意控保系统整定值的选取问题。