“天广500kV直流输电系统的研究”阶段性研究报告”

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1 中国 海南中国科协 2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术年会论文集 639 天广交直流并联输电系统的谐波分析 黄方能 1, 梁小冰 2, 顾南峰 1, 刘南平 1, 刘路 (1. 广西电力试验研究院, 广西南宁 ;2. 广西大学电气工程学院, 广西南宁 ) 1 ABSTRACT; With EMTDC, this project, analyzes the harmonics in TSQ-GBJ HVDC/AC Parallel Transmission System and its influence on the Guangxi grid in detail. First, the characteristic harmonics under normal operating condition, both in AC system (including Guangxi grid) and DC system, and the overall harmonic distortion factors are analyzed. We also analyze the harmonics under faulty condition and various factors affecting these harmonics. Finally, in the conclusion, the possible measures to prevent the hazard caused by harmonics are discussed. KEY WORDS:DC/AC parallel transmission Guangxi grid Harmonic 摘要 : 利用 EMTDC 对天广交直流并联输电系统的谐波及其对广西电网的影响进行了详细的分析 首先分析在正常运行条件下交流系统 ( 包括广西电网 ) 及直流系统中的特征谐波及总谐波畸变率, 继而分析了故障条件下的谐波及影响这些谐波的各种因素, 并讨论了防止谐波所造成危害的措施 关键词 : 交直流并联输电 ; 广西电网 ; 谐波 1 前言 天广直流输电系统于 2000 年底单极投运,2001 年春双极投运, 加上已有的 500kV 交流输电系统, 形成了 500kV 超高压交直流并联输电网络, 这就是 我国 西电东送 的南线通道 这一通道横贯广西, 为了确保 西电东送 的顺利实现以及广西电网的 安全运行, 广西电力试验研究院与广西大学电气工 程学院联合对天广系统的运行及其对广西电网的 影响开展研究 由于天广系统是我国目前唯一的, 在世界上也属少有的超高压交直流并联输电系统, 且交 直流输送容量相当, 这样的系统目前尚无很 多成熟的运行经验 通过我们的研究摸清其运行规 律, 并对各种故障情况提出相应的应对措施, 为天 广系统及广西电网的运行提供有益的指导性意见, 这对于保证整个华南电网以及广西电网的安全稳 定运行有着十分重要的意义 本研究是针对天广系统的谐波问题展开的 谐 波问题是直流输电系统一个很突出并且很重要的 技术问题 众所周知, 谐波对电力系统的影响和危 害是十分严重的, 主要表现在以下几个方面 : 当系统中存在谐波分量时, 可能会产生局部的并联或串联谐振, 放大谐波分量, 并因此增加由于谐波所产生的附加损耗和发热, 可能造成设备故障 由于谐波的存在, 增加了系统中元件的附加谐波损耗, 降低了发电 输电及用电设备的使用效率 谐波将使电力设备元件加速绝缘老化, 缩短使用寿命 谐波可能导致某些电力设备不正常的工作 干扰邻近的通讯系统, 降低通讯质量 在目前的技术条件下, 高压直流输电系统中的谐波是不可避免的而且相当严重, 可以说在正常运行条件下从交流侧看, 直流换流器实际上呈现为一个特征谐波的谐波电流源 因此对高压直流输电系统的谐波进行分析并对其采取相应抑制措施就显得非常必要, 特别是对于天广交直流并联输电系统 本来直流输电系统中的谐波就可以向两侧交流系统传递, 反之亦然 ; 现在又多了天广二回这一并联的交流联络线, 谐波还可以通过这根联络线传入广西电网, 这就更值得引起我们的重视 2 数学模型的建立及网络等值谐波分析的方法很多, 我们使用 EMTDC 模型对天广交直流并联输电系统的描述是比较精确的 例如换流阀的模型真实地描述了其非线性特性, 而对输电线路采用了频变模型 因此, 谐波产生和传播路径的数学模型都相当精确, 这在世界上是可以得到公认的 另外, 利用 EMTDC 中的 FFT 功能来进行谐波的傅立叶分析也相当精确且方便 2.1 天广直流输电系统的仿真模型天广直流输电系统 EMTDC 模型的主电路如图 1 所示 在图 1 中, 包括了直流系统的换流变压器, 换流阀以及直流输电线和平波电抗器 交流线路和

2 640 中国科协 2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术年会论文集中国 海南 交流滤波器等没有在图中画出 天生桥侧和广州北 郊侧的换流变压器都是三相变压器组 的结果, 因此有必要对广西电网进行一些等值处理, 使得既能较精确地对天广交直流并联输电系统和广西电网进行描述, 又能保证一定的计算精度 具体的等值方法采用戴维南等值法, 保留广西电网的主要节点以及我们所要求研究的节点, 将电网的其余部分用电势和阻抗来表示 这样的处理方法在研究系统的动态过程时会有一定的误差, 但是因为已经保留了广西电网的主要节点, 尽可能地减少了误差, 并且仿真计算本身的精度得以提高, 因此采用网络等值的方法还是可取的 兴义 贵 岩 沙 图 1 直流输电系统模型 罗 天二厂 直流系统的控制是直流系统的关建部分, 根据本研究的具体情况, 为了方便起见, 在 EMTDC 仿真中, 直流系统控制采用了最基本的控制, 即主要采用了以下控制 : (1) 整流站采用定电流控制 定功率控制 依赖于电压的电流控制 (VDCL) 最小触发角控制和最小电流限制 (2) 逆变站采用定熄弧角控制 定减额定电流控制 电流正斜率特性控制 依赖于电压的电流控制 (VDCL) 和最小触发角限制 这些控制能反映直流系统对整个天广系统中各种变化情况的基本响应, 已能满足研究的需要 2.2 网络等值天广直流输电系统的起点为天生桥侧的马窝换流站, 终点为广州北郊换流站, 全长 924km 马窝换流站交流系统电压等级为 220kV,220kV 交流母线通过天马双回线与天二厂相连, 通过鲁马线与云南电网相连 广州北郊换流站交流系统电压等级亦为 220kV 天广交流输电系统的起点为天二厂, 全程双回线, 通过平果 来宾 梧州 到广州罗洞, 再接入北郊换流站 图 2 为简单的示意图 : 广西电网是一个庞大的系统, 想要建立一个数学模型将它完整地描述下来工作量会非常之大 本文的重点是要研究天广直流系统的接入对广西电网的影响, 因为我们用的是数字仿真的方法, 如果对广西电网建立过于详细的数学模型, 势必会舍本逐末, 使得数字仿真本身的误差扩大, 得不到精确 天 二 厂 来罗平梧 玉 北 鲁布 马窝 天一 图 2 天广交直流并联输电系统接线图 我们要作的是天广交直流并联运行时的网络等值 在网络等值中, 与直流系统逆变站 整流站直接相连的节点均要保留, 网络等值共分 4 种典型的运行方式进行, 即丰大方式 丰小方式 枯大方式和枯小方式 网络等值按照图 1 来进行 这里所作等值是最基本的, 广西电网只保留了 500kV 四边形环网, 要具体研究不为以上网络等值所包含的节点时, 可以重新进行等值处理 经过等值处理后, 就可以建立整个天广交直流并联输电系统及广西电网的仿真模型 在谐波问题的仿真计算中, 使用就是这一模型 该模型对天广交直流并联输电系统的描述是比较精确的, 和直流输电系统直接相连的输电线路均得以保留, 对于研究天广直流输电系统的接入对广西电网的影响来说, 已基本满足要求 ( 此模型仿真计算结果和实测结果基本一致 ) 若尚要研究对广西电网某些 220kV 节点的影响, 则很容易在此模型的基础上, 通过重新进行一下网络等值, 把要研究的节点拿出来, 再加到模型中去 需要说明的是, 在以下的分析中, 除特别说明

3 中国 海南中国科协 2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术年会论文集 641 的以外, 换流母线电压的谐波分析及直流输电部分的谐波分析均以标么值给出, 其他以有名值给出, 如电压则为相电压峰值, 单位为 kv, 电流单位为 ka 3 稳态下的谐波分析了 4 种典型的运行方式下的谐波情况 3.1 换流变压器的电流谐波首先, 经分析发现, 在各种运行方式下换流变压器线路侧及阀侧电流中均出现了特征谐波分量, 使电流波形发生了畸变 图 3 给出的是马窝交流电流波形 ia 图 3 马窝换流变压器线路侧电流波形表 1 表 2 为各运行方式下流过换流变压器线路侧 ( 接换流母线 ) 的特征谐波电流分量与基波电流的比值 : 表 1 整流站换流变压器电流谐波分量与基波的比值 谐波 / 基波 运行方式 11 次 13 次 23 次 25 次 丰大 丰小 枯大 枯小 表 2 逆变站换流变压器电流谐波分量与基波的比值 谐波 / 基波 运行方式 11 次 13 次 23 次 25 次 丰大 丰小 枯大 枯小 表 1 表 2 的结果的计算条件是 : 在丰大运行方式下, 直流单极输送的功率为 900MW; 在丰小运行方式下, 直流单极输送的功率为 600MW; 在枯大运行方式下, 直流单极输送的功率为 800MW; 在枯小运行方式下, 直流单极输送的功率为 400MW 从计算结果可以看出, 随着直流系统输送功率的增加,11 次谐波所占的比率降低, 而 13 次谐波所占的比率随之增大 其余的高次谐波所占的比率则基本上是随着直流输送功率的增加而降低 这一结论希望对天广交直流并联输电系统的潮流分布调整有一定的帮助 3.2 交流系统中的谐波当谐波电流流入交流系统后, 在换流站的交流母线 ( 即换流母线 ) 上将产生相应的谐波电压, 使交流侧的电压波形发生畸变, 电压波形的畸变反过来又影响谐波电流的大小, 这是一个比较复杂的过程 可以说, 在一般的电网中, 谐波电流的出现必然伴随着谐波电压的产生, 二者是密不可分的 因此, 我们在这里主要对交流电网中的谐波电压进行分析, 而且重点是对广西电网谐波电压的分析 以下给出一些在丰大运行方式下的计算结果 从电压波形图来看, 马窝整流站换流母线的电压波形已有一点畸变, 不是纯粹的正弦波形 该换流母线电压的谐波分析如表 3 所示 表 3 马窝整流站换流母线电压谐波分析 谐波标么值 相别 1 次 11 次 13 次 23 次 25 次 A 相 B 相 C 相 逆变站换流母线电压的谐波分析见表 4 表 4 北郊逆变站换流母线电压谐波分析 ( 标么值 ) 谐波标么值 相别 1 次 11 次 13 次 23 次 25 次 A 相 B 相 C 相 可以看出, 在正常运行状态下, 逆变站侧的谐波分布情况和整流站侧的谐波分布情况是类似的 3.3 总谐波畸变率检验谐波对一个电力系统的影响, 可以按许多种因素建立标准并规定适当的限额, 其中比较重要的一个是电流或电压的总谐波畸变率 (THD), 其中电压总谐波畸变率的定义式为 THD = n n= 2 U U 1 2 n

4 642 中国科协 2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术年会论文集中国 海南 式中 U 1 为基波分量,U 2 到 U n 为谐波分量, 它们可以是有效值, 也可以是峰值 美国电气与电子工程师协会 (IEEE) 在 关于静止变流器的谐波控制和无功补偿导则 (Std ) 中只对总谐波畸变率的百分值规定了限额, 其中 115KV 及更高电压等级的 THD 限额的百分值为 1.5 依表 10 算出的整流站换流母线电压的总谐波畸变率为 1.69, 这应引起足够的重视 在仿真计算中, 当直流单极运行时, 在丰大和枯大运行方式下, 整流站换流母线上的总谐波畸变率分别为 1.69 和 2.0, 已经超过了 1.5 枯大运行方式下直流系统所输送的功率为 800MW, 丰大运行方式下直流系统所输送的功率为 900MW, 相比之下, 作为谐波源而言, 丰大运行方式下的谐波源容量要大一些, 不过由于在丰大运行方式下直流输送容量占系统总容量的比例相对较小, 即短路比较大, 因此换流母线上的总谐波畸变率反而要小 另外, 当直流双极运行时, 在丰大和丰小运行方式下, 整流站及逆变站换流母线上的总谐波畸变率均超过了 2.0, 这说明这些点上的谐波问题比较严重 在计算中还发现, 逆变站换流母线上的总谐波畸变率要比整流站换流母线上的总谐波畸变率小一些, 这一现象的直接原因是在直流系统中, 整流侧输入的功率要比逆变侧输出的功率大一些, 因此作为谐波源而言, 逆变侧的谐波源比整流侧的谐波源要小, 它的总谐波畸变率也自然要小 当然, 影响总谐波畸变率的因素还有交流系统的容量等等 在正常运行的条件下, 由于天广直流输电系统的接入在广西电网各主要节点上引起的总谐波畸变率均没有超出标准 在枯大运行方式下直流单极运行时, 各点的 THD 较高, 建议在枯大运行方式下, 直流系统可考虑输送较小的功率 而在直流双极运行时, 广西电网各主要节点的总谐波畸变率虽没有超出标准, 但数值均较大, 有几个点的 THD 达到了 1.0 以上, 值得引起注意 3.4 直流系统的谐波对直流系统的谐波进行分析 直流系统的电压的波形如图 5~ 图 6 所示 Ud 图 4 整流站侧直流电压 Ud 图 5 逆变站侧直流电压 从图 5~ 图 6 波形中, 可以看到整流站侧和逆变 站侧的直流电压波形不一样, 而是有一点儿对称的 模样, 这是因为整流站和逆变站二者的换流器所设 定的触发角不一样, 且逆变器的端口电压是反极性 接入所至 整流站侧和逆变站侧的直流电流都不是标准 的直流电流, 具有一定的纹波, 这是由于平波电抗 器的电感并非无穷大, 因而在齿状电压的作用下, 不可能将电流拉平至绝对的直流电流 所以在实际 中, 直流输电部分不论是电压还是电流都存在着谐 波问题, 而不象理想状况下只存在电压的谐波问 题 对直流部分的谐波分析见表 8, 对于直流系统 部分, 为了便于与后面的分析作比较, 都是采用标 幺值, 电压基准值为 500kV, 功率基准值为 1800MW 计算结果均是对应于直流单极运行的情 况 表 5 丰大方式下直流输电部分的谐波分析 谐波标么值 地址 0 次 12 次 24 次 36 次 整流侧电压 逆变侧电压 整流侧电流 逆变侧电流 非稳态下的谐波 各种各样的不对称条件会在系统中产生额外 的谐波, 即非特征谐波, 以下先简述一下非特征谐 波产生的原因 4.1 产生非特征谐波的原因 换流变压器三相参数不对称 分析表明, 如果换流变压器三相参数不等, 会 使各换相过程中换相电流的波形和换相角彼此之 间有所差异, 从而使三相电流的波形各不相同, 其 结果是在三相电流中出现 3,9,15 等 3 倍次的奇 次谐波, 而在直流系统的直流电压中则出现 2,4, 8,10 等偶次非特征谐波 在对天广系统的仿真 计算中, 考虑到一般情况下实际换流变压器的三相

5 中国 海南中国科协 2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术年会论文集 643 参数不会相差很大, 因此其对系统中的谐波分布几乎没有影响, 在此就不进行重点分析 换流器触发脉冲间隔不等在早期的直流输电系统中, 采用的是按相控制方式产生换流器的触发脉冲 这样当换流器交流侧电压不对称或含有谐波时, 由于换相电压过零点之间的间隔不均匀, 则触发脉冲之间的间隔也不等, 从而会造成严重的谐波问题 不过由于现在的直流输电系统采用的都是等脉冲间隔控制, 各触发脉冲之间的间隔从原理上来说应该完全相等而不受交流电压波形的影响 当然, 由于干扰等方面的原因, 触发脉冲之间的间隔可能会存在一定的误差, 但其数量值可以限制得很小 交流三相电压不平衡交流系统的各种故障, 如单相接地 ( 包括高阻抗接地 ) 负荷不对称等, 可能导致三相电压不平衡, 这是系统中产生非特征谐波的主要原因 经分析, 在这种情况下, 谐波的分布和两个因素有关 : 一是线电压的初相角, 二是线电压幅值的偏差, 其中后者是主要的因素 以下将着重讨论交流三相电压不平衡所造成的谐波问题 4.2 单相电压降低所造成的谐波问题在此我们以丰大运行方式 ( 直流单极送 900MW) 单相(A 相 ) 电压降低 10~20% 为例来讨论故障下的谐波情况 整流侧交流系统单相电压降低 1 整流侧单相电压降低时整流侧谐波情况图 7~ 图 9 为这种条件下整流站换流变压器线路侧的电流波形图 : i a i b 图 6 A 相电流 图 7 B 相电流 i c 图 8 C 相电流 从波形图可以看出, 由于 A 相电压降低, 整流站换流变压器的三相电流变得不对称, 也很不规则, 从而在系统中产生相应的谐波分布 其谐波分析见表 6 表 6 整流站换流母线电压谐波分析 ( 标么值 ) A 相 B 相 C 相 从图中还可见换流变压器三相电流不平衡, 其主要原因是 : 当交流侧一相电压降低时, 电压降低相所对应的相电流也要相应降低, 而且一相电压降低还将引起平均直流电压的下降及直流电压波形的畸变, 然后直流系统的控制部分动作, 减小触发角, 试图保持直流电流不变, 这时由于平波电抗器的电感值为有限值, 将会引起直流电流波形发生变化, 这反应到交流系统中即为三相电流不平衡 而又因为在整流站交流侧没有安装 3 次滤波器, 所以换流母线电压中就会出现较为严重的 3 次谐波 A 相电压的标幺值为 , 电压下降不算太大, 但它对谐波分布的影响还是挺大的 A 相电压的总谐波畸变率为 2.1,B 相电压的总谐波畸变率为 4,C 相电压的总谐波畸变率为 2.9 三相电压的总谐波畸变率都超过了 1.5, 这对交流电网来算是比较严重的谐波污染, 应引起我们的足够重视 2 整流侧单相电压降低时逆变侧谐波情况 当整流侧单相电压降低时, 逆变侧也产生了相应的谐波分布 其谐波分析如表 7 逆变站换流母线电压基波分量还是平衡的, 并且它们的波形从直观上看还是正弦波 换流变压器线路侧的电流波形出现了一些畸变, 电流波形和正常运行模式下的波形不一样, 并且三相电流也不是对称的 出现这一现象的原因是 : 虽然逆变侧交流系统的三相电压是平衡的, 但是流过换流变压器的

6 644 中国科协 2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术年会论文集中国 海南 电流决定于直流电流 由于整流侧交流系统单相电压降低, 直流电流的波形将发生变化, 因而逆变侧的交流电流波形也不可避免地要受到影响, 产生一定程度的畸变 逆变站换流母线电压的总谐波畸变率为 1.4, 比正常运行模式下的 1.0 要大, 但在允许范围之内 表 7 逆变站换流母线电压谐波分析 A 相 B 相 C 相 整流侧单相电压降低时直流系统谐波情况 在直流系统中, 只有逆变侧的直流电压变化不大, 这是因为逆变侧的直流电压主要决定于逆变侧的交流电压 整流侧的直流电压 直流电流以及逆变侧的直流电流都和正常运行方式下的波形有明显的区别 由于控制系统的调节作用, 直流系统输送的功率并没有大幅地下降, 但是直流系统中出现了不少非特征谐波, 以 2 次谐波的幅值最为显著 其余的非特征谐波幅值不是很大 根据谐波传递的原理 : 直流侧的 n 次谐波将在交流系统中产生 n ± 1次的谐波 这和前面所分析的交流系统中出现了 3 次非特征谐波的结果是吻合的 逆变侧单相电压降低在整流站, 换流变压器线路侧的电流出现了非特征谐波, 因为直流电流是决定于整流侧和逆变侧的直流电压, 现虽整流侧的交流电压还是平衡的, 但是逆变侧的交流电压不再平衡, 从而逆变侧的直流电压也出现了畸变, 这样直流电流就发生了变化, 反映到整流侧交流系统中就是交流电流出现了非特征谐波 由于整流站换流变压器线路侧电流出现了非特征谐波, 其换流母线电压也自然会产生非特征谐波, 以 3 次谐波为主 表 8 整流站换流母线电压谐波分析 A 相 B 相 C 相 逆变站换流变压器线路侧的谐波分析如表 12 表 10 表 9 逆变站换流母线电压谐波分析 VA VB VC 逆变侧的非特征谐波也是以 3 次为主 逆变侧单相电压降低时直流系统谐波分析见 表 10 直流系统谐波分析 地址 0 次 2 次 10 次 12 次 24 次 整流侧 V 逆变侧 V 整流侧 I 逆变侧 I 直流系统中整流侧的直流电流分量和正常运 行时的直流分量区别不大 而整流侧和逆变侧的直 流电压都有一定程度的下降, 这是由于控制系统中 的定电流控制造成的, 直流电流可以近似地表示为 I d U = dr U U dr 和 U di 分别为整流侧和逆变侧的直流电压 逆变 侧的单相交流电压降低, 导致逆变侧的直流电压降 低, 则整流侧的直流电压也要随之降低以保持定电 流 逆变站交流侧单相电压降低时, 广西电网中也 出现了 3 次谐波, 幅值比整流站交流侧单相电压降 低时的幅值要大些 但总谐波畸变率还是符合标 准 4.3 两相电压降低造成的谐波问题 造成两相电压降低的原因可能是系统中发生 了两相接地故障或是接了不对称的两相负荷 这里 仍以丰大运行方式 ( 直流单极送 900MW) 两相 (A, B 相 ) 电压降低 10%~20% 为例来讨论 R 整流站侧的谐波分析如表 11 表 11 整流站换流母线电压谐波分析 d di A 相 B 相 C 相

7 中国 海南中国科协 2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术年会论文集 645 A 相电压和 B 相电压的总谐波畸变率分别为 1.6 和 1.8, 而电压维持正常水平的 C 相电压的谐波畸 变率竟为 3.4 在分析整流站侧交流系统单相电压 降低的时候, 三相电压的总谐波畸变率都是比较 大, 其中两建全相电压的总谐波畸变率分别为 2.9 和 4 由此看来, 单就谐波而言, 整流侧单相电压 降低的后果要比两相电压降低严重 逆变站侧谐波分析如表 12 表 12 逆变站换流母线电压谐波分析 A 相 B 相 C 相 可见, 逆变站换流变压器交流侧的电流波形也 有了明显的畸变 直流系统的谐波分析如表 13 表 13 直流系统谐波分析 地址 0 次 2 次 10 次 12 次 整流侧电压 逆变侧电压 整流侧电流 逆变侧电流 由于整流侧两相交流电压降低, 整流侧往直流 系统输入的功率也随之降低, 这从整流侧的直流电 流的大小中就可以看出来 整流侧单相交流电压降 低时, 直流系统的控制部分尚可以有效地维持住直 流电流的大小, 使整流站往直流系统输入的功率基 本不变 但当交流系统的电压降得过低时, 要维持 直流系统的定电流则要付出吸收大量无功的代价 因此, 这时减少直流系统传输的功率还是可取的 广西电网谐波情况, 和整流侧单相电压降低相 比, 两相电压降低导致的 9 次非特征谐波要大一些, 两者的 3 次非特征谐波是差不多的 4.4 小结 这一部分我们主要分析了交流三相电压不平 衡所造成的谐波问题 电压不平衡是产生非特征谐 波的主要原因, 因此本文对此分析得较为详细, 以 充分检验天广交直流输电系统在各种可能出现的 故障情况下所产生的谐波对广西电网的影响 经过 仿真计算发现, 在与换流母线相连的线路上发生接 地故障时, 换流母线电压将会下降 10% 到 20%, 而 只有在换流母线附近发生低阻抗接地故障时, 换流 母线电压才会下降至接近于 0, 而发生此类故障的机率是微乎其微的 因此本文主要研究了换流母线单相或两相电压下降不太大的情况 换流母线一相或两相电压下降 10% 到 20% 时, 广西电网各节点的 THD 会上升 0.1 左右, 尚没有超出标准 一般情况下, 电网中出现电压不平衡的情况不多, 最有可能出现的是单相接地故障 电网中发生单相接地故障时, 若能实现正常的单相跳闸, 故障持续时间一般在 0.1S 左右, 否则故障持续时间在 0.3S 到 0.5S 之间 也就是说故障情况下的谐波分布存在时间很短, 因此只需考虑在一定的回路条件及参数配合下, 其可能引起谐波放大甚至谐波谐振, 从而造成设备绝缘损坏的问题 经仿真计算发现, 在目前的网络条件下, 当换流母线一相或两相电压下降 10% 到 20% 时, 换流母线处并没有发生谐振, 系统远处也没有出现谐波电压放大现象 5 总结对于正常运行条件下的特征谐波, 已有相应的滤波器作为抑制措施, 仿真研究结果表明, 除了枯大方式直流单极运行 丰大方式直流双极运行及丰小方式直流双极运行这几种情况下换流母线上的电压总谐波畸变率有所超标外, 其他各种情况下各节点的总谐波畸变率均没有超标, 这与运行的实际情况是基本相符的, 因此目前看来尚不需要采取额外的措施 只是要注意根据运行方式的改变相应调整直流的输送功率, 以避免由于运行方面的原因而加重谐波污染 至于非稳态下的谐波问题, 已进行的仿真计算表明, 在所研究的网络条件下并没有发生谐波谐振和谐波放大现象 研究显示, 大多数谐波谐振问题是由于交流电容器 滤波器和交流系统之间在较低次谐波频率下的并联谐振所引起的 从仿真结果可看到, 故障情况下出现在换流母线上的较低次谐波主要是 3 次谐波, 而目前看来尚无必要专门装设 3 次谐波滤波器 只要在故障条件下, 不同时进行电容器 滤波器等的切换操作, 则一般不会激发谐振 另外, 故障下的励磁涌流有可能会使一些变压器出现饱和现象, 变压器饱和会引起参数改变, 若正好参数配合上, 则也会引发谐振 再者, 若发生饱和现象的是换流变压器, 则其三相的不对称饱和会造

8 646 中国科协 2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术年会论文集中国 海南 成三相阻抗不对称, 从而使谐波问题更严重 这些问题都值得我们进一步认真研究, 摸清其规律, 以保证天广输电系统及广西电网的安全稳定运行 参考文献 [1] 浙江大学发电教研室直流输电科研组. 直流输电. 水利电力出版社, 1982 年. [2] 夏道止 沈赞埙. 高压直流输电系统的谐波分析及滤波. 水利电力出版社,1993 年. [3] BC Smith.A Review of Iterative Harmonic Analysis for AC/DC Power Systems.IEEE Transactions on Power Delivery,Vol.13,No.1,January [4] Investigation and Mitigation of Harmonic Amplification Problems Caused by Single-tuned Filters, IEEE Transaction on Power Delivery, Vol.13, No.3, April 1998 [5] Wilsun Xu. A THREE-PHASE CONVERTER MODEL FOR HARMONIC ANALYSES OF HVDC SYSTEMS.IEEE Transactions on Power Delivery,Vol.9,No.3, July [6] 王兆安, 杨君, 刘进军. 谐波抑制和无功功率补偿. 机械工业出版社,1998 年. [7] A.P.B. Joosten.SIMULATION OF HVDC SYSTEM DISTURBANCES TO THE MAGNETIZING HISTORY OF THE CONVERTOR TRANSFORMERS IEEE Transactions on Power Delivery.Vol.1, No.1, January 作者简介黄方能 (1976-), 男, 2001 年毕业于广西大学电力系统及其自动化专业, 工学硕士, 主要从事高压直流输电系统的研究, 现工作于广西电力试验研究院 梁小冰 (1946-), 女,1970 年毕业于武汉水力电力大学, 工学硕士, 教授, 硕士生导师, 现在广西大学从事高电压技术的研究和教学

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