同塔双回高压直流输电线路优化接地研究.pdf

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1、2012年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集同塔双回高压直流输电工程直流场中性母线接线优化设计研究周德才，吴怡敏(中国能源建设集团西南电力设计院，成都市610021)摘要：本文针对同塔双回高压直流输电工程直流场中性母线接线设计特点，提出了三种接线设计方案：即基本接线、跨联接线与环形接线方案。通过技术经济比较分析可知，环形接线方案在运行可靠性与灵活性方面最优，但控制保护复杂，投资费用最高；基本接线方案两回直流相互独立，接线最简单投资最省，但运行灵活性不高；在控制保护难度增加不多的情况下，本文建议采用运行灵活

2、性与投资费用介于前两者之间的跨联接线方案。关键词：双回直流，中性母线，高压直流，直流输电，接线设计1前言近年来，随着我国西电东送能源战略实施，出现了一大批远距离、大容量直流输电工程。为了提高输送容量，同时节约输电线路走廊，建设同塔双回高压直流工程是一个不错的选择。溪洛渡右岸电站送电广东±500kV同塔双回直流输电工程，就是国内第一个两回直流线路同塔架设、换流阀组同址建设的直流输电工程。与常规单回直流工程不同的是：同塔双回直流输电工程两端换流站两回直流开关场同址建设，站内换流阀组相邻布置，两回直流出线共用一个接地极，从而为两回

3、直流开关场线接线设计提供了进一步优化的可能。而直流场中性母线区域为了直流运行方式的灵活转换，装设了较多的隔离开关与直流转换开关，其接线方式直接确定了直流运行方式转换的灵活性与运行的可靠性，其重要性不言而喻。因此，本文拟对同塔双回直流工程直流场中性母线的接线方式进行专门研究，以期获得同塔双回直流工程直流场中性母线区域的最佳接线方案，在投资增加较少的情况下进一步提高直流开关场运行方式转换的灵活性与可靠性，供后续类似直流工程建设时参考。其中肯定存在不足和争议之处，希望本文能起到抛砖引玉的作用，随着直流输电工程项目的建设，不断改进和

4、提高我国直流输电工程的设计水平。2接线优化设计(1)主要原则直流场接线方案对于整个直流工程实施的难度、可靠性水平、对交流系统的影响等都具有重要的意义。在常规直流输电工程中，大多采用每极1个12脉动阀组、双极直流典型接线。每回直流开关场主接线应能实现以下三种基本运行方式：即双极平衡运行、单极金属回路运行及单极大地回路运行。同塔双回直流输电工程送受两端换流站两回直流合建、共用一个接地极。因为换流站内的四个阀组布置紧凑，两回直流线路同塔架设。因此，通过直流开关可以实现四个阀组中性母线与高7512012年中国电机工程学会直流输电与电

5、力电子专委会学术年会论文集压极母线之间的灵活连接，以提高高压直流输电系统的可靠性与灵活性。同塔双回高压直流工程直流场优化设计的主要原则如下：1)直流场电气接线优化应基于目前高压直流输电工程常用的典型直流接线配置方案进行设计。目的是为了提高接线的可靠性与直流输电可用率，降低线路损耗与接地极入地电流。2)两回直流在送受两端分别共用接地极，每回直流拥有相互独立的接地极线路。接地极允许通过的长期工作电流约为一回直流的额定电流。由于两个同名极同时大地回路运行时入地电流过大，对周边环境及设施造成不良影响，因此优化设计不考虑两个同名极同时

6、大地回路运行方式。3)直流线路导体选型是建立在1.0pu的正常直流电流基础上的。两极并联运行通过一条线路传输会导致该导线出现热稳定问题。优化设计将不考虑将双极并联单条线路大地回路作为长期稳态运行方式。但是，在非常恶劣的大气条件下，两极可以短暂并联运行对直流架空线路进行融冰。(2)定义为了便于理解，本文中相关名词定义如下：1)正常直流功率的传输是从送端流向受端换流站。送端换流站定义为“StationA”受端换流站定义为“StationB”。2)一回直流由两个极性相反的极和它们对应的两条输电线路组成。在本文中，换流站内的四个极和

7、四条直流线路一起组成2回直流，分别为“直流I回”和“直流II回”。3)在每个换流站，在功率按正常的方向传输时，工作于+500kV电压的两个换流阀组为正极，直流I回正极简写为“PosP1”，直流II回正极简写为“PosP2”；工作于-500kV电压的两个换流阀组负极，同理，简写为“NegP1”和“NegP2”。4)正常运行时，与直流I回正极相连的直流线路被称为“LPP1”，另外的三条与“PosP2”“NegP1”“NegP2”相连的直流线路分别命名为“LPP2”“LNP1”和“LNP2”。5)某一单极停运是指换流站的某一阀组不

8、可用；某一直流线路导体停运指的是某一直流极线不可用。3接线方案介绍合理的高压直流输电系统中性母线接线网络应该具有如下功能：一是能够在正极阀组与负极阀组之间实现直流电流的正常导通；二是当某一换流阀组发生接地故障时，能快速地将故障阀组与中性母线网络隔离；三是能够在大地回线与金属回线之间实现直流