直流站换流变压器带负荷测试方法

张 剑，肖宇华，袁宇波，黄浩声，张佳敏，李 鹏

(1．江苏省电力公司电力科学研究院，江苏 南京211103；2.南京供电公司，江苏南京210019)

1 无功计算方法

在传输10%的额定有功时，计算各CT二次侧电流之前首先需要计算换流站吸收的无功。无功计算方法如下。六脉动整流器理想空载直流电压[1]为：

式中：U1为换流变压器阀侧绕组空载线电压有效值。由式（1）可得：

当整流站交流母线上装设性能完好的滤波器时，可以认为谐波电流均被滤波器所吸收，流入交流系统的为基波电流，此时换流器的功率因数可近似认为是基波电压和基波电流的相位差φ1角所决定的cosφ1，在忽略整流器损耗的情况下，整流器交流侧的基波有功功率等于其直流功率，可用下式表示[2]：

式中：P1为交流侧基波功率；Pd1整流侧的直流功率；Ud1为整流侧的直流电压；Id为整流侧的直流电流。由式（3）可得：

当忽略换相过程时，六脉动整流器阀的导通顺序为（6，1），（1，2），（2，3），（3，4），（4，5），（5，6），（6，1）等，每组阀的导通角为60°[3，4]，当阀1导通时，换流变阀侧A相绕组向换流器注入的电流近似为Id；当阀4导通时，换流变阀侧A相绕组向换流器注入的电流近似为-Id；其余时刻换流变阀侧A相绕组向换流器注入的电流近似为0。一个开关周期内换流变阀侧A相电流波形如图1所示。

图1 换流变阀侧A相绕组波形

采用傅立叶级数展开可得换流变阀侧A相电流基频峰值为：

换流变阀侧A相电流基波电流的有效值为：

由式（6）可得：

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将式（2）、（7）代入式（4）可得：

由式（8）可得：

整流器吸收的无功为：

同理，对于逆变侧有：

式中：Pd2为逆变侧传输的有功；φ2为逆变器交流侧的基波电压、电流的相角差；Ud2为逆变侧的直流电压；Ud02为逆变器直流侧空载直流电压。

政平换流站为十二脉波换流器，直流线路电压为515 kV与500 kV，计算即得Ud01为541.62 kV，Ud1为515 kV，Ud2为500 kV。根据式（10）、（11），可以得到当传输有功为300 MW时，整流站吸收的无功为96.7 MV·A，逆变站吸收的无功为124.7 MV·A，换流站吸收的总的无功为221.4 MV·A。政平换流站在传输不同有功时无功的测量值与理论计算值如表1所示，计算误差如图2所示，由图2可以看出，最大误差为13%，最小误差为0.5%，在工程上满足精度要求。

图2 政平换流站无功计算值与实测值误差

2 CT二次侧电流计算方法

政平换流站极ⅠCT配置如图3所示，各CT二次侧电流的计算方法如式（15）所示。

式中：P，Q分别为换流站注入交流系统的有功、无功；U为交流母线电压；K为CT变比；政平换流变极Ⅰ各CT二次侧电流的测量值与理论计算值如表2所示。政平换流站CT的配置情况如图3所示。

图3 政平换流站极ⅠCT的配置

表2 政平换流站极ⅠCT的测量值与理论值

可见，各CT二次侧电流的测量值与理论计算值符合较好，从而验证了CT的极性与变比的正确性。

3 结束语

推导了换流站传输不同有功时无功的计算方法，通过实测数据验证了该方法的正确性。提出了CT二次侧电流的计算方法，通过与实测数据的对比验证了政平换流站CT极性与变比的正确性。

[1]陈 坚.电力电子学[M].2版.北京：高等教育出版社，2004.

[2]赵畹君.高压直流输电工程技术[M].2版.北京：中国电力出版社，2010.

[3]冯玉生，李 宏.电力电子变装置典型应用实例[M].北京：机械工业出版社，2008.

[4]王兆安，黄 俊.电力电子技术[M].4版.北京：机械工业出版社，2011.