摘要：目前我国经济发展迅速，电力系统为我国发展做出了很大贡献。由于技术的限制，内过电压在很大程度上会受直流输电控制特高压保护特性的影响而产生一些不利于生产的现象。本文结合实际，分析某种特定情况下直流输电工作中现存的缺陷，并探究各个控制保护特性的差异以及其分别对内过电压可能产生的影响。最后对计算结果进行分析，旨在对行业内相关工作提供参考。
关键词：特高压直流输电；控制保护；内过电压；影响
引言
在进行特高压直流输电线路工程建设的过程中，需要明确线路以及换流站设备的绝缘水平。因为绝缘费用占据工程成本比例较大，因此优化工程绝缘配合方案，有着积极的作用。内过电压是系统故障时所引发电磁能量转化，造成电压升高，与直流控制有着直接的关系。
1关于电力系统中内过电压的简介
当电力系统工作时出现意外进而引发设备故障、操作不当以及电磁能量发生转化或者进行开关操作时，电压会出现升高的现象，这种现象就被称为电压系统的内过电压。内过电压反映的时间长短并不固定，有时会持续很长时间而有时只发生在一瞬。电压的升高一般会超过电网所规定的最大电压限额，这样会导致电网多个部件的绝缘强度遭到破坏，例如电网中各个线路、变压装置、断路装置等都会在一定程度上受到不良影响，除此之外还会对电网系统的运行造成安全隐患。基于此背景，电力行业业内一直以来都非常重视特高压直流输电控制所造成的内过电压问题。
上面提到，内过电压持续时间可长可短，一种是持续时间较长的，一般可达到几十毫秒。这种内过电压被称为操作过电压，其产生原因是电力系统在瞬时间发生故障或者在很短时间内进行开关操作。具体电力系统故障可能包括投入或者重新投入的并联电容器发生故障、滤波器对地操作时发生意外、换流装置内部线路短路以及其他故障。另一种持续时间较短的被称之为暂时过电压，这种内过电压持续时间仅为0.1ms或者更长一点。特高压直流电迅速控制位于两端的换流器的触发角，除此之外，还可以对直流输电系统的电压和电流进行全面的操控，这是高压直流输电的一个很突出的特点。这个特点可以很好的减轻突发意外或者减少故障对电力系统带来的伤害，简单地说就是高压直流输电工作的顺利进行需要良好的控制功能。因此，在研究特高压直流输电控制所造成的内过电压问题时，必须要重视控制系统的作用。接下来，本文会分析几种不同情况下内过电压的不同计算结果。
2内过电压的计算受整流侧移相速度的影响
当直流系统出现意外不能正常工作时，整流侧控制保护系统的触发角会出现角度的改变，一般改变角度为165°。在意外发生时，移相的时间一般会受到一些相关指令的影响进而发生一些变化，变化的程度受保护动作特性的影响，范围在几毫秒到几十毫秒之间。以一个具体的直流输电任务为例，当该工程的直流系统故障时，移相的时间为20ms左右。通过具体的计算，发现一些阀值对中性母线的故障影响、对地的故障影响或者是二次引线单相接地造成的影响等一些有关整流侧站的故障，大部分内过电压的计算结果不受这些障碍的影响，但是若为逆变侧故障或者其他直流线路的故障，会很大程度受其影响。
为了能够更清晰地展示内过电压的计算受整流侧移相速度影响的表现，可以设计电网工程模拟测试计算自移相命令开始20ms以及1ms之后内移相变化至165°时内过电压的变化值。将测试所得数据进行分析，容易发现，因种种原因导致整流侧站发生故障时，整流侧移相1ms较快速度的逆变侧直流级线电压为1390kV，相比较而言20ms较慢整流侧移相速度的相关电压值相对较低为1225kV，两种速度下的逆变侧直流级线电压有165kV的差值，同时，电网中其他部件的相关电压都各不相同。测试表明，在不同整流侧移相速度下，内过电压表现出不同的数值，因此，在进行内过电压的研究时，必须要考虑不同整流侧速度的影响。
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3低压限流环节对过电压计算结果的影响
低压限流主要是在直流电压在降低过程中可以对直流电流的指令进行限制，它可以在系统受到干扰以后保证系统电压的正常运行，快速恢复直流系统受到的故障，可以降低连续换相造成的影响。通过大量的实践表明，逆变侧故障，比如阀顶对中性母线造成的故障、阀顶对地造成的故障、二次引线单相接地造成的故障等，对过电压的计算结果与低压限流环节有很大联系。
为了进一步理解低压限流环节对过电压计算结果造成的影响，本文以逆变站换流二次侧引线单相接地造成的短路故障为案例进行说明，这种故障情况下的中性母线的电流比直流线路中的电流要大，逆变侧阀差动保护动作闭锁直流。为了更好的理解这种情况下对过电压造成的影响，我们分析了两种方式下的相关数据，一种是考虑低压限流环节。另一种是不考虑低压限流环节。以某一特高压直流输电工程为例，逆变侧在故障发生后15ms投旁通对，18ms以后移相，故障发生后35ms时整流侧移相，逆变侧直流线路早在电压低于-50kV情况下逆变侧闭锁，在115ms后整流侧闭锁。
4内过电压计算结果受逆变侧投旁通对的影响
在电力系统正常运行时，逆变侧的投旁通对往往在接搜到闭锁指令时立刻发生，这样在进行投旁通对时低压电路就会在换流器直流侧两端之间产生。简单来说，就是这条低压电路为直流电流提供了一个除换流变压器之外的道路，这时直流电流可以直接从低压电路通过而不经过换流变压器。除此之外，当有故障发生时，逆变侧投旁通对可以通过卡断换流器中的侧断路器使交流电源能够迅速独立于发生故障的环节，使故障部位完全独立于其他交流电源的运行，从而达到降低交流断路器因跳闸而引发内过电压的可能性。
大量的实验数据表明内过电压在闭锁基础上的计算确实会受到投旁通对的影响。除此之外，当电网系统发生的故障类型不同时，其投旁通对的开始与结束时间都不尽相同，相对应的内过电压的计算也会各不相同。所以在进行正常生产工作时，需要在闭锁指令的控制下立即进行投旁通对，但是检测到电压已下降至-50kV时，需要注意投旁通对必须立即停止。
本文以某特高压直流输电项目为例进一步解释投旁通对的具体开始结束信号的问题。工程中逆变侧投旁通对的闭锁情况在级线电压数值位于±50kV时发生，整流侧的锁闭情况在逆变侧锁闭发生后的25ms时开始，通过具体工程的相关数据可以得到投旁通对是否进行对内过电压计算的影响。通过对工程结果的分析可知，当逆变侧投旁通对突然停止时，此时整流侧直流级线电压数值最大为810kV，相对应的逆变侧投旁通对不进行紧急停止时的整流侧直流级线电压可以达到1245kV，最大电压之间相差435kV。同时，可以注意到电网中其他元件的内过电压测量数值也都不尽相同。基于此实验数据，我们可以发现，想要准确计算电网直流系统中内过电压数值并对其进行有效研究，就必须重视旁通对在直流系统中的作用，对其在系统中开始或结束的时间点进行详细研究，才能使工程进行过程符合实际情况。
结语
通过以上各个方面的介绍以及相关数据的计算结果我们了解到，特高压直流输电控制保护特性对内过电压会造成很大的影响，因此，在对高压直流输电系统中内过电压进行研究时，要尽量采取实际直流输电控制保护的动作时序，使其计算结果与实际系统相一致，这样就可以为直流工程的建设和运行创造更好的服务条件和技术支持。
参考文献
[1]刘雅丽.特高压电网的运行理论与研究[J].中国经济出版社，2013（17）.
[2]李咏梅.电力系统电磁暂态计算理论[J].北京电力出版社，2013（04）.
[3]王亚芳.特高压直流输电系统的运行和控制[J].科学出版社，2014（15）.
论文作者:王林梦
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
标签：过电压论文; 故障论文; 电压论文; 逆变论文; 电网论文; 发生论文; 系统论文; 《电力设备》2019年第8期论文;