鄧旭，沈揚(yáng)，王東舉，周浩

(1.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州市310027;2.浙江省電力設(shè)計(jì)院，杭州市310012)

0 引言

隨著以風(fēng)電、太陽(yáng)能等可再生能源為主的分布式發(fā)電的快速發(fā)展，以及海上風(fēng)電場(chǎng)、孤島供電等采用直流并網(wǎng)的需求，并且電力電子器件和相關(guān)控制技術(shù)的日新月異，多端柔性直流輸電技術(shù)越來(lái)越受重視［1-5］。

按照規(guī)劃，舟山多端柔性直流輸電工程將通過(guò)海底直流電纜將5個(gè)島嶼互聯(lián)，建成后將成為世界上第1個(gè)五端柔性直流輸電工程。該柔性直流輸電系統(tǒng)的直流額定電壓為±200 kV，采用半橋式模塊化多電平換流器(modular multi-level converter，MMC)的柔性直流輸電技術(shù)，計(jì)劃于2014年投運(yùn)。

模塊化多電平換流器采用子模塊級(jí)聯(lián)的形式，是新一代電壓源換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)者，與傳統(tǒng)的兩電平和三電平拓?fù)湎啾染哂兄C波含量小、開(kāi)關(guān)頻率低、運(yùn)行損耗低等優(yōu)點(diǎn)［6-9］。目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)投入運(yùn)行的MMC型直流輸電工程僅有2項(xiàng)，分別是美國(guó)Trans Bay Cable工程和中國(guó)上海的南匯風(fēng)電場(chǎng)柔性直流輸電示范工程，但這2項(xiàng)工程均為兩端柔性直流輸電工程［10-13］。而舟山多端柔性直流輸電工程含有5個(gè)換流站，建成后將成為世界上首個(gè)五端柔性直流輸電工程，系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與以往的MMC型柔性直流輸電工程有較大不同。

接地方式是柔性直流輸電工程中必須首先解決的關(guān)鍵性問(wèn)題，它為整個(gè)柔性直流系統(tǒng)提供參考電位，也是過(guò)電壓研究、絕緣配合設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)［14-15］。常規(guī)高壓直流輸電工程通常采用雙極結(jié)構(gòu)，從中性母線引出接地極［16-18］。而電壓源換流器型高壓直流輸電(voltage source converter based high voltage direct current，VSC-HVDC)為自然雙極結(jié)構(gòu)，無(wú)中性母線及接地極，其中兩電平VSC-HVDC直流側(cè)裝設(shè)分裂電容，聯(lián)結(jié)區(qū)交流場(chǎng)裝設(shè)濾波器，其接地可利用直流側(cè)的分裂電容引出接地。但是對(duì)于模塊化多電平換流器型高壓直流輸電系統(tǒng)(modular multilevelconverterhigh voltage directcurrent，MMCHVDC)，系統(tǒng)直流側(cè)沒(méi)有集中布置的電容，而是采用橋臂分布式電容的布置方式。因此，MMC-HVDC的接地方式將與常規(guī)高壓直流和兩電平電壓源換流器型高壓直流(VSC－HVDC)存在顯著差異。

目前關(guān)于柔性直流輸電系統(tǒng)接地方式的研究主要是基于 VSC-HVDC 工程［15，19］，對(duì)于 MMC 型的柔性直流輸電系統(tǒng)，由于其發(fā)展歷史較短，對(duì)MMC型的多端柔性直流輸電系統(tǒng)接地方式進(jìn)行相關(guān)研究的文獻(xiàn)很少。因此，非常有必要對(duì)基于MMC的多端柔性直流系統(tǒng)接地方式進(jìn)行研究。

為此，本文依托舟山多端柔性直流輸電工程，詳細(xì)分析了2種不同接地方式的優(yōu)缺點(diǎn)，確定了該工程五端換流站采用的接地方式，并分析直流側(cè)箝位電阻在直流系統(tǒng)中的作用，在此基礎(chǔ)上對(duì)該工程各換流站的過(guò)電壓與絕緣配合進(jìn)行研究，以得到五端換流站關(guān)鍵設(shè)備的過(guò)電壓和絕緣水平。

1 系統(tǒng)參數(shù)

舟山多端柔性直流輸電系統(tǒng)包含5個(gè)換流站:舟山、岱山、衢山、洋山和泗礁。各換流站之間的接線示意如圖1所示。該工程額定直流電壓為±200 kV，定海和岱山站的額定直流功率為400 MW和300 MW，其他3個(gè)站的額定直流功率均為100 MW。交直流系統(tǒng)的詳細(xì)參數(shù)如表1所示。

圖1 舟山多端柔性直流工程系統(tǒng)接線示意圖Fig.1 Zhoushan MMC-HVDC power transmission project

表1 舟山多端柔性直流輸電系統(tǒng)參數(shù)Tab.1 System parameters of Zhoushan MMC-HVDC project

考慮到換流站交流側(cè)接入為110 kV及以上系統(tǒng)，為了隔離交流系統(tǒng)不對(duì)稱故障產(chǎn)生的零序分量，220 kV聯(lián)結(jié)變壓器網(wǎng)、閥側(cè)繞組采用Yn/Δ接線，110 kV聯(lián)結(jié)變壓器網(wǎng)、閥側(cè)繞組采用Y/Y接線。每個(gè)換流站設(shè)1臺(tái)聯(lián)結(jié)變，主要參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 聯(lián)結(jié)變壓器主要參數(shù)Tab.2 Main parameters of converter transformer

橋臂電抗器是換流站的關(guān)鍵設(shè)備，它是柔性直流輸電系統(tǒng)與交流系統(tǒng)之間功率交換的紐帶，它對(duì)換流器的功率輸送能力、有功功率與無(wú)功功率的控制都有影響。該工程五端換流站橋臂電抗器的電感值參數(shù)如表3所示。

表3 橋臂電抗器主要參數(shù)Tab.3 Main parameters of converter reactor

直流平波電抗器主要用于削減直流側(cè)諧波，減緩直流電壓和電流的波動(dòng)，在每個(gè)換流站正負(fù)極分別安裝1臺(tái)直流平波電抗器，電感值均為20 mH。

2 接地方式類(lèi)型

接地方式是MMC-HVDC工程應(yīng)用中亟待解決的關(guān)鍵性問(wèn)題之一，它為整個(gè)直流系統(tǒng)提供參考電位，同時(shí)也是換流站過(guò)電壓計(jì)算和進(jìn)行換流站絕緣配合的基礎(chǔ)，直接關(guān)系著換流站設(shè)備的絕緣水平。對(duì)于舟山多端柔性直流輸電系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)有的相關(guān)研究成果，理論上可行的接地方式主要有2種:(1)聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流場(chǎng)采用星形電抗+中性點(diǎn)電阻接地的方式;(2)Y/Y型聯(lián)結(jié)變+閥側(cè)繞組中性點(diǎn)電阻接地方式。2種接地方式示意如圖2～3所示。圖中中性點(diǎn)接地電阻的作用是為了限制入地電流大小。

圖2 星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻方式示意圖Fig.2 Star ground reactance with neutral grounding resistor

圖3 Y/Y型聯(lián)結(jié)變+閥側(cè)線圈中性點(diǎn)接地電阻方式示意圖Fig.3 Converter transformer with Y/Y winding and neutral grounding resistor

2.1 聯(lián)結(jié)變閥側(cè)星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻方式

聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流場(chǎng)星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻的接地方式是在聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流場(chǎng)設(shè)置3個(gè)單相電抗，并在其中性點(diǎn)加接地電阻的方式，如圖2所示。首先，為了避免直流偏磁問(wèn)題，星形電抗采用3個(gè)單相干式電抗器;其次，從無(wú)功角度考慮，星形電抗值取得過(guò)小則消耗無(wú)功過(guò)多，對(duì)換流站無(wú)功運(yùn)行范圍產(chǎn)生較大影響，使得換流站對(duì)交流電網(wǎng)的容性無(wú)功補(bǔ)償能力大大下降，減弱了交流電壓的調(diào)節(jié)能力。綜上考慮，該工程星形電抗消耗的無(wú)功不應(yīng)超過(guò)額定有功功率的20%，因此電抗值不能取的太小。另外，還需滿足接地裝置投切過(guò)程中交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定等要求，仿真計(jì)算結(jié)果表明，換流站星形電抗器取值適當(dāng)增大，可以減少啟動(dòng)及閉鎖時(shí)對(duì)周邊交流電網(wǎng)電壓的影響。但電抗取值過(guò)大則制造安裝困難，根據(jù)廠家針對(duì)舟山多端柔性直流工程特殊研制的干式電抗器資料，每臺(tái)1.5 H的211 kV干式電抗器尺寸和質(zhì)量已達(dá)到:直徑約4.5 m，高約6 m，質(zhì)量約9 t。因此，換流站星形電抗器的電感值應(yīng)取一個(gè)合適的值。

此外，由于衢山、洋山和泗礁換流站接入110 kV交流系統(tǒng)，交流系統(tǒng)較弱。換流站接地裝置如采用星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻的方式，則在換流站啟動(dòng)過(guò)程中的充電初始狀態(tài)和換流站閉鎖過(guò)程中，換流閥處于閉鎖階段，需要由交流電網(wǎng)承擔(dān)接地裝置消耗的大量無(wú)功功率。而110 kV交流系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置難以補(bǔ)償接地裝置的無(wú)功需求，從而導(dǎo)致交流系統(tǒng)電壓將被拉低。接地裝置消耗的無(wú)功功率主要取決于接地裝置電抗器的電感值，因此接地裝置電抗器取值大小對(duì)換流站啟動(dòng)及閉鎖過(guò)程中交流系統(tǒng)電壓的波動(dòng)幅值影響較大。對(duì)于這些換流站，為滿足交流系統(tǒng)電壓波動(dòng)要求，可采用較大的電抗器，但是電抗器取得過(guò)大會(huì)帶來(lái)制造、安裝上的困難。因此，這些換流站的接地裝置不適合采用星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻的形式，需要采用其他接地方式。

綜合考慮上述因素，定海、岱山換流站交流側(cè)接入220 kV系統(tǒng)，系統(tǒng)較強(qiáng)，推薦采取聯(lián)結(jié)區(qū)星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻的形式，并且星形電抗取值3 H，但由于制造困難，每相電抗由2臺(tái)1.5 H的電抗串聯(lián)組成。中性點(diǎn)接地電阻取1 kΩ。

衢山、洋山和泗礁換流站交流側(cè)接入110 kV系統(tǒng)，系統(tǒng)較弱，換流站啟動(dòng)、退出、故障等接地裝置投切時(shí)交流110 kV系統(tǒng)電壓波動(dòng)較大，因此這些換流站，不采用這種接地方式。

2.2 Y/Y型聯(lián)結(jié)變+中性點(diǎn)接地電阻方式

根據(jù)前文分析可知，對(duì)于衢山、洋山和泗礁換流站，聯(lián)結(jié)變壓器網(wǎng)側(cè)接入110 kV交流系統(tǒng)，接地裝置不適合采用星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻的形式，需要采用其他接地方式。

對(duì)于第2種接地方式，即換流站聯(lián)結(jié)變采用Y(網(wǎng)側(cè))/Y(閥側(cè))接線組別，聯(lián)結(jié)變閥側(cè)繞組采用中性點(diǎn)通過(guò)電阻接地的方式，該接地方式下?lián)Q流站交流系統(tǒng)不存在因電抗器消耗無(wú)功導(dǎo)致電壓波動(dòng)的問(wèn)題，因此衢山、洋山和泗礁換流站可以采取該種接地方式。但是，在該接地方式下，換流站正常工作時(shí)，由于參數(shù)誤差引起直流不平衡電流會(huì)長(zhǎng)期流經(jīng)聯(lián)結(jié)變中性點(diǎn)。而且當(dāng)直流側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，聯(lián)結(jié)變中性點(diǎn)也會(huì)流過(guò)短路電流直流分量。聯(lián)結(jié)變中性點(diǎn)直流電流通過(guò)會(huì)引起直流偏磁，使變壓器鐵心半周飽和，引起變壓器震動(dòng)加劇，噪音增加，降低變壓器效率，縮短變壓器壽命，產(chǎn)生大量諧波，降低電壓質(zhì)量［20-23］。為了減小中性點(diǎn)入地電流的大小，可以在中性點(diǎn)安裝1只接地電阻來(lái)限制入地電流的大小，從而減小入地電流對(duì)系統(tǒng)造成的影響。當(dāng)電阻取得過(guò)大則整個(gè)系統(tǒng)近似不接地，無(wú)法實(shí)現(xiàn)其為整個(gè)換流站提供參考電位的功能，因此接地電阻值不能太大。

綜合考慮上述因素，該工程衢山、洋山和泗礁換流站采用Y/Y型聯(lián)結(jié)變+中性點(diǎn)接地電阻的接地方式，并且中性點(diǎn)接地電阻取為2 kΩ。

3 直流側(cè)箝位電阻的作用分析

基于MMC的多端柔性直流輸電系統(tǒng)中的直流側(cè)箝位電阻如圖4所示，直流側(cè)通過(guò)2個(gè)大電阻接地。直流側(cè)箝位電阻的主要作用是:一方面通過(guò)箝位電阻箝位兩極的直流電壓，使直流極線正負(fù)極電壓保持對(duì)稱;另一方面可提供直流系統(tǒng)的電位參考點(diǎn)。

圖4 直流側(cè)箝位電阻方式示意圖Fig.4 DC clamp resistance

箝位電阻的性能與箝位電阻參數(shù)選取密切相關(guān)，箝位電阻取值越小，接地效果越明顯，故障后系統(tǒng)恢復(fù)越快。但是電阻取得過(guò)小，由于直流電壓較高，從而導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)損耗較大，影響系統(tǒng)綜合效益;當(dāng)電阻取得過(guò)大則相當(dāng)于不接地，無(wú)法實(shí)現(xiàn)其箝位作用，因此，需選取一個(gè)合適的電阻值。綜合考慮上述因素，并參考仿真結(jié)果，該工程各換流站的直流箝位電阻取8 MΩ。

與前文第2節(jié)提出的換流站接地方式不同，前文的接地裝置位于聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流系統(tǒng)，主要是為直流系統(tǒng)提供參考電位。而直流側(cè)箝位電阻位于直流線路側(cè)，主要起直流箝位作用，保持直流極線正負(fù)極電壓對(duì)稱。

4 換流站設(shè)備的過(guò)電壓與絕緣配合

4.1 避雷器布置及參數(shù)

換流站系統(tǒng)的安全運(yùn)行離不開(kāi)過(guò)電壓保護(hù)裝置，根據(jù)以往直流輸電工程的經(jīng)驗(yàn)，主要通過(guò)安裝無(wú)間隙金屬氧化物避雷器來(lái)保護(hù)換流站設(shè)備。換流站的避雷器布置直接關(guān)系到換流站設(shè)備在各種操作及故障下能否安全可靠運(yùn)行，同時(shí)對(duì)工程的造價(jià)也會(huì)有重要影響。根據(jù)長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)外直流輸電工程所積累的絕緣配合經(jīng)驗(yàn)，換流站避雷器配置主要遵循以下原則:(1)換流站交流側(cè)產(chǎn)生的過(guò)電壓主要由交流側(cè)的避雷器進(jìn)行限制;(2)換流站直流側(cè)產(chǎn)生的過(guò)電壓主要由直流側(cè)避雷器進(jìn)行限制;(3)對(duì)于換流站內(nèi)重要設(shè)備，通常在其兩端并聯(lián)1支避雷器進(jìn)行保護(hù)。

根據(jù)上述避雷器布置原則，并結(jié)合近年來(lái)國(guó)內(nèi)外相關(guān)MMC型直流輸電工程所積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)，如美國(guó)的Trans Bay Cable工程和中國(guó)上海的南匯風(fēng)電場(chǎng)柔性直流輸電示范工程中換流站避雷器的布置方案，可確定舟山多端柔性直流輸電工程換流站的避雷器詳細(xì)布置方案。由于每個(gè)換流站的避雷器布置基本相同，限于篇幅，本文僅列出定海換流站的避雷器布置，如圖5所示。圖5中不同區(qū)域避雷器的定義如表4所示，避雷器的基本參數(shù)如表5所示。

表4 柔性直流輸電系統(tǒng)換流站避雷器定義Tab.4 Arrester’s definition for converter stations of MMC-HVDC

4.2 換流站設(shè)備的過(guò)電壓與絕緣水平

4.2.1 過(guò)電壓水平

圖5 定海換流站避雷器布置方案Fig.5 Arrester configuration of Dinghai converter station

表5 換流站避雷器主要參數(shù)Tab.5 Main parameters of arresters for converter stations

換流站關(guān)鍵設(shè)備包括聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)、聯(lián)結(jié)變閥側(cè)、平波電抗器閥側(cè)和平波電抗器網(wǎng)側(cè)設(shè)備。對(duì)于聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)交流設(shè)備，主要由聯(lián)結(jié)變壓器網(wǎng)側(cè)交流避雷器A保護(hù)，該區(qū)域的設(shè)備與常規(guī)220 kV或110 kV交流系統(tǒng)相同，該處設(shè)備的過(guò)電壓與常規(guī)交流系統(tǒng)也基本類(lèi)似，本文不再贅述。對(duì)于聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流設(shè)備，當(dāng)發(fā)生聯(lián)結(jié)變閥側(cè)單相接地、相間短路、三相接地和橋臂電抗器閥側(cè)單相接地等故障時(shí)會(huì)在這些設(shè)備上產(chǎn)生較大過(guò)電壓，分別對(duì)上述故障進(jìn)行仿真計(jì)算，并找出五端換流站該區(qū)域設(shè)備在上述故障下最嚴(yán)重的過(guò)電壓，最嚴(yán)重過(guò)電壓計(jì)算結(jié)果如表6所示。對(duì)于換流站直流側(cè)設(shè)備，包括平波電抗器閥側(cè)和網(wǎng)側(cè)的相關(guān)設(shè)備，當(dāng)發(fā)生直流極線接地和平波電抗器閥側(cè)直流母線接地故障時(shí)會(huì)在相關(guān)設(shè)備上產(chǎn)生較大過(guò)電壓，分別對(duì)上述各種典型故障進(jìn)行仿真計(jì)算，找出最嚴(yán)重的過(guò)電壓。換流站關(guān)鍵設(shè)備的過(guò)電壓計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表6 換流站設(shè)備的過(guò)電壓水平Tab.6 Overvoltage of converter station equipment kV

4.2.2 設(shè)備絕緣水平

在多端柔性直流輸電系統(tǒng)中，換流站設(shè)備的絕緣水平直接關(guān)系到整個(gè)工程的造價(jià)。設(shè)備的絕緣水平與設(shè)備絕緣裕度直接相關(guān)，不同設(shè)備由于所處位置以及在換流站中的重要性不同，對(duì)絕緣裕度的要求也不同，因此選擇合適的設(shè)備絕緣裕度至關(guān)重要。由于舟山多端柔性直流輸電工程為世界上第1個(gè)基于MMC型的五端柔性直流輸電工程，目前尚未見(jiàn)到相關(guān)資料對(duì)換流站設(shè)備絕緣裕度選取的專(zhuān)門(mén)論述，并且已有的MMC型直流輸電工程的投運(yùn)時(shí)間并不長(zhǎng)，缺少長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。但是，國(guó)內(nèi)外常規(guī)高壓直流輸電工程經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展，已積累了相當(dāng)豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，關(guān)于設(shè)備絕緣裕度的選取也已形成相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［24］。另外，除換流閥和換流變外，多端柔性直流輸電系統(tǒng)中換流站的其他交直流設(shè)備基本與高壓直流輸電工程相似，只是設(shè)備參數(shù)上的差異?；谝陨峡紤]，本文建議在選取多端柔性直流輸電系統(tǒng)換流站設(shè)備絕緣裕度時(shí)，可以參照常規(guī)高壓直流輸電工程的經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。表7為本工程推薦的換流站設(shè)備絕緣裕度。

根據(jù)上述確定的換流站相關(guān)避雷器的保護(hù)水平以及設(shè)備絕緣裕度，可以確定換流站關(guān)鍵設(shè)備的絕緣水平。五端換流站聯(lián)結(jié)變壓器網(wǎng)側(cè)交流系統(tǒng)存在較大差別，定海、岱山站網(wǎng)側(cè)交流系統(tǒng)額定電壓為220 kV，衢山、洋山和泗礁換流站的網(wǎng)側(cè)交流系統(tǒng)額定電壓為110 kV。根據(jù)前文分析知聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)設(shè)備與常規(guī)交流系統(tǒng)類(lèi)似，因此設(shè)備的絕緣水平可參照常規(guī)交流系統(tǒng)選取，對(duì)于交流220 kV和110 kV電氣設(shè)備，首先考慮雷電沖擊耐壓，設(shè)備的絕緣水平如表8所示。

表7 舟山多端柔性直流工程換流站設(shè)備絕緣裕度Tab.7 Equipment insulation margins of converter stations in Zhoushan VSC-HVDC project

由上述計(jì)算結(jié)果可知，對(duì)于定海和岱山換流站，即聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)交流母線及設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平推薦為950 kV，對(duì)于衢山、洋山和泗礁換流站，聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)交流母線及設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平推薦為450 kV。

表8 舟山多端直流工程聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)設(shè)備絕緣水平Tab.8 Equipments insulation levels at system side of converter transformer in Zhoushan VSC-HVDC project

對(duì)于五端換流站聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流設(shè)備及直流設(shè)備，系統(tǒng)額定電壓相同，根據(jù)前文確定的避雷器保護(hù)水平和設(shè)備絕緣裕度，可以計(jì)算得到各設(shè)備的絕緣水平，如表9所示。

表9 舟山多端柔性直流輸電工程換流站聯(lián)結(jié)變閥側(cè)及直流關(guān)鍵設(shè)備的絕緣水平Tab.9 Equipment insulation levels at valve side and DC switchyard in Zhoushan VSC-HVDC project

由上述計(jì)算結(jié)果可知:

(1)根據(jù)計(jì)算可以得到的五端換流站聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流母線的雷電和操作沖擊絕緣水平分別為625 kV和511 kV，在設(shè)計(jì)時(shí)留有一定的絕緣裕度，在確定設(shè)備最終的絕緣水平時(shí)，可將計(jì)算值往上取整作為推薦值，故推薦聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流母線的雷電和操作沖擊絕緣水平為650 kV(或取更高一級(jí)絕緣水平750 kV)和550 kV。

(2)根據(jù)計(jì)算可以得到的五端換流站200 kV直流母線的雷電和操作沖擊絕緣水平分別為541 kV和478 kV，因此可以推薦換流站200 kV直流母線的雷電沖擊絕緣水平和操作沖擊絕緣水平分別取為650 kV(或取更高一級(jí)絕緣水平750 kV)和550 kV。

5 結(jié)論

(1)基于MMC的多端柔性直流系統(tǒng)接地方式主要有2種:聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流場(chǎng)采用星形電抗+中性點(diǎn)電阻的接地方式、Y/Y型聯(lián)結(jié)變+中性點(diǎn)接地電阻的接地方式。聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流場(chǎng)采用星形電抗+中性點(diǎn)電阻的接地方式適用于強(qiáng)交流接入系統(tǒng)，由于定海、岱山站交流側(cè)接入220 kV交流系統(tǒng)，系統(tǒng)較強(qiáng)，因此推薦采取該接地方式，并且星形電抗取值為3 H，每相電抗由2臺(tái)1.5 H的電抗串聯(lián)組成，中性點(diǎn)接地電阻取1 kΩ。對(duì)于衢山、洋山和泗礁換流站，由于換流站接入的交流系統(tǒng)較弱，如采用聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流場(chǎng)星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻的接地方式，則換流站啟動(dòng)、退出、故障等接地裝置投切時(shí)交流110 kV系統(tǒng)的電壓波動(dòng)較大，因此不推薦采取該種接地方式。對(duì)于這幾個(gè)換流站，推薦采取Y/Y型聯(lián)結(jié)變+中性點(diǎn)接地電阻的接地方式，該接地方式不存在電壓波動(dòng)問(wèn)題，但是直流不平衡電流會(huì)長(zhǎng)期流經(jīng)聯(lián)結(jié)變中性點(diǎn)，導(dǎo)致直流偏磁。為了限制入地電流大小，可在中性點(diǎn)安裝1只接地電阻，并且在該工程中，對(duì)于衢山、洋山和泗礁換流站，換流站的中性點(diǎn)接地電阻取為2 kΩ。

(2)與聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流場(chǎng)星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻、Y/Y型聯(lián)結(jié)變+中性點(diǎn)接地電阻等2種接地方式的原理不同，直流側(cè)箝位電阻位于換流站直流線路側(cè)，主要起直流箝位作用，保持直流極線正負(fù)極電壓對(duì)稱;另外也可為直流系統(tǒng)提供電位參考點(diǎn)。

(3)在確定各換流站接地方式的基礎(chǔ)上，搭建了舟山多端柔性直流輸電系統(tǒng)仿真模型，仿真計(jì)算了換流站的過(guò)電壓水平，并根據(jù)過(guò)電壓計(jì)算結(jié)果確定了換流站關(guān)鍵設(shè)備的絕緣水平。對(duì)于換流站聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)交流母線及設(shè)備，定海和岱山換流站聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)為220 kV交流系統(tǒng)，設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平取為950 kV;衢山、洋山和泗礁換流站聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)為110 kV交流系統(tǒng)，相關(guān)設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平取為450 kV。五端換流站聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流母線的雷電和操作沖擊絕緣水平推薦為650 kV(或取更高一級(jí)絕緣水平750 kV)和550 kV;200 kV直流母線的雷電沖擊絕緣水平和操作沖擊絕緣水平取為650 kV(或取更高一級(jí)絕緣水平750 kV)和550 kV。

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