电容换相换流器直流输电系统稳态及暂态特性

刘耀，谢晨曦，王华伟，李新年

(1.中国电力科学研究院，北京市 100192;2.北京市电力公司海淀供电局，北京市 100086)

0 引言

传统的高压直流输电系统换流器采用晶闸管作为其阀单元基本元件，因晶闸管无法进行自关断，因此具有自身固有的缺点［1］。为了避免换相失败，一般逆变侧换流阀总要保证熄弧角具有17°或更大的裕度，导致消耗大量的无功功率，需大量的无功补偿及滤波设备。因此，该系统不但投资大，一旦发生甩负荷还会引起无功过剩，可能导致过电压，对于特高压工程情况可能会更恶劣［2-10］;另外，由于换相电压全部由交流电网提供，因此弱交流系统很容易发生换相失败。采用串联电容换相换流器(capacitor commutated converter，CCC)［11-14］技术一定程度上可以克服传统电网换相换流器(line commutated converter，LCC)的上述缺点。

CCC的结构是将固定电容器串联接入传统换流系统的换流变压器和换流器之间，通过串联电容器来补偿换流器的无功消耗，使当换流器的触发角 (整流)、关断(逆变)角接近于0°甚至为负时，系统仍能稳定运行，从而在无功消耗大大减小的同时避免了换相失败，尤其是CCC的正阻抗特性使CCC技术在长电缆、弱交流系统直流输电中的应用具有很大优势。

本文主要进行3个方面的工作，首先分析CCC在整流侧和逆变侧的作用机理及特性，并根据建立的仿真模型进行仿真验证和分析，得出CCC直流系统的稳态特性并与传统LCC直流系统进行比较;其次研究CCC直流系统抵御换相失败的特性，得出仿真波形并进行分析;最后着重研究CCC直流系统逆变侧的交流故障恢复过程和机理，分析故障恢复过程中发生的后续故障机理，以及串联电容大小对恢复过程的影响。……