基于柔性直流的配电系统因方便新能源接入等各种优点而成为国内外的研究热点,过电压及防护是其重要研究方向之一。为此,针对某基于柔性直流的±10kV配电网开展了雷电侵入波过电压及防护措施研究。首先,依据±10kV配电网主接线形式分析换流器在雷电侵入波下高频模型的建模方法,并基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序建立交/直流侧雷电侵入波过电压仿真模型。其次,仿真分析了雷电流直击导线和雷击塔顶反击时换流器内各设备雷电过电压分布及影响因素,并对比分析杆塔侧加装L型避雷器对各设备雷电过电压的限制作用。仿真结果表明：交/直流侧不配置L型避雷器雷直击导线、反击塔顶时换流器承受最大雷电流幅值分别为50 k A/34 k A和28 k A/32 k A,而配置L型避雷器后交/直流侧承受最大雷电流幅值提高至75 k A。最后,根据交/直流侧雷电侵入波在各设备上形成的最大过电压,校核避雷器配置方案并确定关键设备的雷电冲击绝缘水平。计算结果表明：直流侧开关场设备、直流电抗器及交流侧联接变压器雷电冲击绝缘水平取为60kV,而直流侧母线上设备、直流侧联接变压器雷电冲击绝缘水平取为40kV。
绝缘子雷击闪络判据是输电线路耐雷性能分析的重要组成部分。其中,CIGRE推荐的先导发展法得到了广泛应用。但是该模型没有考虑高海拔、先导通道内部压降El和末跃过程。因此,在特高压工程技术(昆明)国家工程实验室,开展了V串和I串悬挂方式的±800 k V线路用复合绝缘子在正极性雷电冲击下的50%击穿电压U50%和伏秒特性试验。结果表明:V串绝缘子U50%比相同绝缘长度的I串低,且伏秒特性曲线较为陡峭。基于绝缘子/空气间隙放电的物理过程,考虑先导通道内部压降Ul和末跃长度hf,提出了改进的先导发展模型。结合伏秒特性试验数据,I串和V串绝缘子正极性先导发展法系数k与临界先导起始场强E0值分别修正为0.73′10^(-6)m^2/(V^2·s)、495 k V/m和0.53′10^(-6) m^2/(V^2·s)、440 k V/m。修正后的先导发展模型可以作为高海拔地区I串和V串绝缘子的闪络判据。
基于柔性直流的配电系统因便于新能源接入等优势成为了国内外研究热点,其中设备暂态电流特性是设备选型的重要依据。针对基于柔性直流的±10 k V配电系统关键设备的暂态电流特性,开展了理论分析、仿真计算和限流措施研究。首先基于系统的拓扑结构,分析并确定了各区域关键设备及其暂态电流决定性故障工况。在此基础上,采用理论分析和仿真建模计算相结合的手段开展了暂态电流的研究,通过仿真对比了不同阻抗限流电抗器的限流效果,考虑保护时间需求和断路器开断能力的要求,结合经济性、占地面积等因素确定了限制接入设备暂态电流的电抗大小。最后,理论计算和仿真分析了各区域关键设备暂态电流水平。计算结果表明,主换流器桥臂及子模块的暂态电流峰值为9.72 k A,线路上接入的两电平换流器暂态电流峰值接近6 k A,直流变压器直流母线暂态电流峰值接近7 k A。研究结果为±10 k V基于柔性直流的智能配电系统关键设备的选型提供了参考。
