HVDC换流器故障分析与仿真研究

黄俊伸，张晓红，吕英飞，郑全明

(1.三峡大学电气与新能源学院，湖北宜昌443002;2.宜昌电力勘测设计院，湖北宜昌443002)

特高压直流输电技术符合电力工业发展规律和电网技术的发展方向，在中国有广阔的应用前景［1］。而且，中国现已建成一系列 HVDC输电工程［2］。但是，HVDC故障影响着电网的可靠性，所以需对HVDC输电过程中的故障进行研究［3］。基于此，本文对换流器阀的短路故障及换流器直流侧短路故障、交流侧单相接地故障、交流侧相间故障进行分析研究。

1 换流器故障机理分析

1.1 阀短路故障

阀短路是换流器内部或外部绝缘损坏或被短接造成的故障，这时阀相当于在正反向电压作用下均能导通，是换流器最为严重的一种故障。

逆变器各阀按正常导通时序工作时，不导通的阀在较多时间内处于正向阻断状态，因此当逆变器的某一阀发生短路故障时必将与故障阀同半桥的正在导通的阀发生倒换相。例如:在阀V3导通时阀V1发生了短路故障，如图1所示，阀V1与V3之间将发生倒换相，以后的过程显然与逆变器的换相失败故障相同。必须注意，阀短路故障往往属于持续性故障，所以故障的后果与多次换相失败一样。每个交流周期内将重复出现1次换相失败，从而降低了逆变器直流平均电压。

整流器阀短路故障与逆变器不同，由于整流器阀在阻断期间中的大多数时间处于反向电压状态下，阀发生短路故障之后，阀变成在正、反两个方向随时都能导通，某阀一旦发生短路故障，立即与同半桥正在导通的阀构成两相短路，如图2所示。……