VFTO作用下柔性直流换流系统宽频模型研究

郑陈达，兰雁宁

（国网福建省电力有限公司检修分公司，福建福州 350001）

0 引言

柔性直流输电（以下简称柔直）换流站交流部分通常采用GIS组合电器的形式，以进一步减小占地面积。由于SF6气体的特殊性质，在GIS部分的正常开关操作或设备带电部分的对地闪络，都有可能产生一种波头极陡的瞬时电压冲击(VFTO)，其振荡频率一般在几十kHz到几十MHz之间[1]。一旦VFTO产生，很可能会对电力设备的安全运行巨大影响，一方面在设备间、设备内部造成极不均匀的电位分布从而破坏设备绝缘；另一方面VFTO中含有的谐波频率还可能引起设备的谐振，从而进一步损坏设备[2]。因此，建立柔直换流系统组件高频模型以研究VFTO作用下换流阀内部过电压分布具有现实意义，将为换流阀的绝缘设计与过电压防护提供理论依据[3]。

目前对于电力系统设备宽频建模问题常见的解决方案可分为三类[4]：（1）根据设备的物理特性建立其等值模型；（2）采取所谓的黑箱模型建立其等效模型；（3）将上述两者结合起来，以原有等效模型为基础对模型加以完善。文献[5-8]分别对传统高压、特高压直流系统进行了宽频建模方法研究并提出可行的的模型。文献[9、10]对柔性直流换流站部分设备提出了宽频模型。文献[11-13]由器件端特性出发提出一种网状结构模型(NIF)，文中通过对实际设备大量的测量工作，表明该模型结构能够充分反映出设备的宽频特性。本文在此方法基础上，根据实验室内柔性直流仿真系统实测结果，建立换流系统组件宽频模型，并在仿真软件PSCAD/EMTDC内对VFTO入侵后换流系统的电压响应进行了分析计算。……