柔性直流输电换流站避雷器型号的筛选方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性直流输电换流站避雷器型号的筛选方法，所述筛选方法包括以下步骤：步骤一、确定在未安装避雷器时各避雷器预安装点过电压的故障情况；步骤二、确定适用于电磁暂态仿真的避雷器模型；步骤三、安装避雷器后，确定故障工况下的过电压抑制效果、避雷器的应力和避雷器并联柱数；步骤四、确定该避雷器型号方案综合性能得分；步骤五、比较避雷器厂家提供的所有备选型号的避雷器综合性能得分，确定最佳型号方案。本发明专利技术兼顾了避雷器抑制过电压的效果和避雷器的价格成本，考虑了经济成本和避雷器的保护效果，合理评价每一型号避雷器的综合性能，从而确定避雷器型号的最优方案，具有实际工程意义，可广泛应用于电力系统输配电技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统输配电
，特别是涉及一种柔性直流输电换流站避雷 器型号的筛选方法。
技术介绍
随着能源环境危机的不断加剧，包括大规模新能源在内的新形态电网是电力系统 发展的主要趋势。由于柔性直流输电具有输电走廊窄、输送容量大、电压等级高、具有黑启 动能力等优势，柔性直流输电工程在世界范围内得到了广泛的实践。柔性直流输电工程换 流站的过电压与绝缘配合问题是实际直流工程中亟待解决的难题之一。目前直流换流站的 过电压主要依靠避雷器进行抑制，因此避雷器侧配置方案和参数对于设备的绝缘水平和整 个工程的造价成本具有很大的影响。 目前工程中，避雷器的布置原则已经明确，即交流侧故障由交流侧避雷器抑制，直 流侧故障由直流侧避雷器抑制，关键设备靠紧邻该设备的避雷器进行保护，因此避雷器的 布置方案已经较为成熟，主要安装于各个交直流母线、线路和关键设备对地或者两端，但是 如何选取符合实际避雷器厂家生产技术要求的、经济性和安全性较好的避雷器参数以保护 换流站设备、确定合理的电气设备绝缘水平是工程中亟待解决的难题之一。 目前国家标准仅对交流无间隙金属氧化物避雷器做了相关规定（GB11032-2010)， 而对柔性直流输电工程中所用的直流无间隙金属氧化物避雷器参数尚无依据可循，已有的 研宄中多是凭借经验直接给出了避雷器的参数，避雷器参数是否最优、是否符合工程实际 情况不得而知。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种柔性直流输电换流站避 雷器型号的筛选方法，兼顾了避雷器抑制过电压的效果和避雷器的价格成本，考虑了经济 成本和避雷器的保护效果，合理评价每一型号避雷器的综合性能，从而确定避雷器型号的 最优方案，具有较强的工程实际意义。 本专利技术提供的一种，所述筛选方法包 括以下步骤：步骤一、确定在未安装避雷器时各避雷器预安装点过电压的故障情况；步骤 二、确定适用于电磁暂态仿真的避雷器模型；步骤三、安装避雷器后，确定故障工况下的过 电压抑制效果、避雷器的应力和避雷器并联柱数；步骤四、确定该避雷器型号方案综合性能 得分；步骤五、比较避雷器厂家提供的所有备选型号的避雷器综合性能得分，确定最佳型号 方案。 在上述技术方案中，所述步骤一包括以下子步骤：1. 1建立柔性直流输电工程过 电压计算电磁暂态模型；1.2根据已经确定的避雷器布置方案，确定各避雷器预安装位置 的电压观测点；1. 3进行交直流侧故障扫描，确定各避雷器预安装位置点过电压故障和对 应的电压最大值^"。 在上述技术方案中，所述子步骤1. 3中，交直流侧故障扫描包括了换流变一次侧 和二次侧的单相接地故障、两相接地故障、两相相间短路故障、三相短路故障、换流阀的桥 臂短路故障、桥臂与电抗器之间对地故障、直流母线短路故障、直流极线短路故障和断线故 障以及接地极失效故障。 在上述技术方案中，所述步骤二中，适用于电磁暂态仿真的避雷器模型的建模方 法包括以下子步骤：2. 1根据厂家提供的不同型号避雷器，提取各型号避雷器参考电流、参 考电压、最大允许放电电流、最大吸收能量以及各标称放电电流下的残压与价格的参数； 2.2采用分段指数拟合方法，根据2.1中的参数拟合各个型号避雷器的伏安特性，得到适用 于过电压电磁仿真的避雷器模型。 在上述技术方案中，所述步骤三包括以下子步骤：3. 1确定故障条件下的单柱避 雷器的配合电流和吸收能量，如果超过了单柱避雷器的最大配合电流应力，则避雷器柱数 加1，确定故障条件下增加了避雷器柱数后的单柱避雷器的配合电流和吸收能量，直到达到 所述单柱避雷器压力释放能力以下，确定避雷器并联柱数N;3. 2确定故障条件下避雷器安 装点过电压的下降幅度U。 在上述技术方案中，所述步骤四包括以下子步骤：4. 1避雷器抑制过电压效果D为 避雷器安装点过电压下降幅度U/U_，D=U/U_-一公式1 ;4. 2避雷器价格成本C为避雷 器并联柱数N与单柱避雷器价格P的乘积N*P，C=NXP-一公式2 ;4. 3通过抑制过电压 效果D与价格成本C的比值确定该型号避雷器的综合性能得分0公式3。 本专利技术，具有以下有益效果：所述筛 选方法从避雷器抑制过电压效果和价格成本两个方面评价避雷器的综合性能，所用避雷器 参数均来自避雷器厂家实际参数，因而该方法具有很强的工程实际意义，为柔性直流输电 换流站的避雷器选择最佳型号方案提供参考建议，适用于已经确定避雷器布置方案但是未 确定避雷器型号、并正在选择最优的避雷器型号方案的柔性直流输电换流站。【附图说明】 图1为本专利技术的流程示意图； 图2为本专利技术步骤一中子步骤1. 1适用于电磁暂态仿真的避雷器模型结构示意 图； 图3为本专利技术步骤一中子步骤1. 2的避雷器布置方案的结构示意图； 图4为本专利技术中避雷器DL在故障条件下的过电压波形图； 图5为本专利技术步骤二中子步骤2. 2七种避雷器伏安特性拟合结果的函数示意图； 图6为本专利技术实施例中的七种型号避雷器的综合性能评价结果的函数示意图。【具体实施方式】 下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对 本专利技术的限制。 参见图1，本专利技术，所述筛选方法包括 以下步骤： 步骤一、确定在未安装避雷器时各避雷器预安装点过电压的故障情况，具体过程 如下： 1. 1建立柔性直流输电工程过电压计算电磁暂态模型； 1. 2根据已经确定的避雷器布置方案，确定各避雷器预安装位置的电压观测点； 1. 3进行交直流侧故障扫描，确定各避雷器预安装位置点过电压故障和对应的电 压最大值^"，其中，交直流侧故障扫描包括了换流变一次侧和二次侧的单相接地故障、两 相接地故障、两相相间短路故障、三相短路故障、换流阀的桥臂短路故障、桥臂与电抗器之 间对地故障、直流母线短路故障、直流极线短路故障和断线故障以及接地极失效故障； 步骤二、确定适用于电磁暂态仿真的避雷器模型，具体过程如下： 2. 1根据厂家提供的不同型号避雷器，提取各型号避雷器参考电流、参考电压、最 大允许放电电流、最大吸收能量以及各标称放电电流下的残压与价格的参数； 2. 2采用分段指数拟合方法，根据2. 1中的参数拟合各个型号避雷器的伏安特性， 得到适用于过电压电磁仿真的避雷器模型； 步骤三、安装避雷器后，确定故障工况下的过电压抑制效果、避雷器的应力和避雷 器并联柱数，具体过程如下： 3. 1确定故障条件下的单柱避雷器的配合电流和吸收能量，如果超过了单柱避雷 器的最大配合电流应力，则避雷器柱数加1，确定故障条件下增加了避雷器柱数后的单柱避 雷器的配合电流和吸收能量，直到达到所述单柱避雷器压力释放能力以下，确定避雷器并 联柱数N; 3. 2确定故障条件下避雷器安装点过电压的下降幅度U ; 步骤四、确定该避雷器型号方案综合性能得分，具体过程如下： 4.1避雷器抑制过电压效果D为避雷器安装点过电压下降幅度U/U_， D = U/Umax--公式 1 ; 4. 2避雷器价格成本C为避雷器并联柱数N与单柱避雷器价格P的乘积N*P， C = NXP--公式 2; 4. 3通过抑制过电压效果D与价格成本C的比值确定该型号避雷器的综合性能得 分Q，-公式 3; 步骤五、比较避雷器厂家提供的所有备选型号的避雷器综合性能得分，确定最佳 型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性直流输电换流站避雷器型号的筛选方法，其特征在于：所述筛选方法包括以下步骤：步骤一、确定在未安装避雷器时各避雷器预安装点过电压的故障情况；步骤二、确定适用于电磁暂态仿真的避雷器模型；步骤三、安装避雷器后，确定故障工况下的过电压抑制效果、避雷器的应力和避雷器并联柱数；步骤四、确定该避雷器型号方案综合性能得分；步骤五、比较避雷器厂家提供的所有备选型号的避雷器综合性能得分，确定最佳型号方案。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许斌，周国梁，谢国恩，鲁晓军，向往，文劲宇，梁言桥，彭开军，王光平，谢朝，杨金根，张巧玲，张先伟，刘晓瑞，邹荣盛，马亮，王丽杰，李倩，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42