【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多端级联直流输电绝缘配合系统及设计方法，属于直流输电。
技术介绍
1、目前在运的特高压直流工程多为点对点输送，但多点汇集送出的需求逐步凸显。多点汇集送出直流系统是特高压直流发展的新形势，在送端或受端或两端建设多端级联换流站，可以分别汇集多地电力或分散输送电能，兼顾多地协调发展。
2、对于特高压直流输电系统而言，换流站的绝缘配合方案和过电压水平直接影响到站内设备造价和系统运行的可靠性。由于多端建设，换流站间将会增加一或多段连接线路，从而助增回路中的直流谐波，为特高压直流系统的绝缘配合设计和过电压抑制带来困难。
3、合理的绝缘配合设计需要根据多端系统的主接线的特点，考虑回路中各避雷器的参数配合关系，以及将交流和直流侧各类故障下的最大暂态过电压、电流和能量水平抑制到可接受的水平，以实现换流站设备经济性和绝缘配合方案之间的最优适配关系。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种多端级联直流输电绝缘配合系统及设计方法，其具有更好的灵活性、可靠性和可拓展性。
2、为实现上述目的，本专利技术提出了以下技术方案：一种多端级联直流输电绝缘配合系统，包括：若干换流站和若干连接所述换流站的联络线；若干所述换流站串联，并通过所述联络线连接，所述换流站的每个换流阀底部、中部和顶部均配置一避雷器，最低压换流站的直流极线负极设置接地线路；所述接地线路包括若干条接地极线，在每条所述接地极线的出口均配置一组接地避雷器，在所述接地避雷器远离所述接
3、进一步，所述换流站的每个换流阀底部的电抗器、每个所述换流阀顶部的电抗器上均设置与其平行的平波电抗器避雷器。
4、进一步，所述在最高压换流站的直流极线正极输出端配置电抗器并联的平波电抗避雷器；所述在最低压换流站的直流极线负极输出端配置电抗器并联的平波电抗避雷器。
5、进一步，各所述换流站的每站设置直流滤波器。
6、本专利技术还公开了一种多端级联直流输电绝缘配合方法，用于上述任一项所述的多端级联直流输电绝缘配合系统，包括以下步骤：确定所述联络线两端的站出口避雷器和站内避雷器的最大持续运行电压；确定所述最低压换流站底部、中部和顶部避雷器的最大持续运行电压和配合关系；确定所述最高压端换流站的直流场避雷器和线路避雷器的持续运行电压；确定多端级联直流输电绝缘配合系统中其它避雷器的参考电压和配合关系；
7、进一步，所述联络线两端的站出口避雷器和站内避雷器的最大持续运行电压为所述联络线对应的最大直流运行电压叠加所述联络线上的各次谐波电压的和；所述最低压换流站底部避雷器为接地极线路的最大压降；所述最低压换流站中部避雷器为接地极线路的最大压降和一个6脉动换流阀的最大持续运行电压的和；所述最低压换流站顶部避雷器为中部避雷器的最大持续运行电压和一个6脉动换流阀的最大持续运行电压的和。
8、进一步，确定所述换流站底部、中部和顶部避雷器的最大持续运行电压和配合关系的方法为：设最高压换流站n对应于联络线m；选择所述联络线m中点持续运行电压作为第m基准点；所述第m基准点电压为u0m＝udc*m/n+uharmm，所述联络线m的换流阀底部避雷器的持续运行电压为：ubt＝u0m+ulinem/2，其中，udc为含控制误差的直流系统最高直流运行电压，n为级联换流站总数，uharmm为联络线m中点的各次谐波电压，ulinem为联络线m上的最大电压降；换流阀中部避雷器的持续运行电压为：uct＝ubt+uv；换流阀底部避雷器的持续运行电压为：udt＝uct+uv；其中，uv为一个6脉动换流阀的最大持续运行电压。
9、进一步，所述最高压端换流站的直流场避雷器的持续运行电压和线路避雷器的持续运行电压相同，为含控制误差的直流系统最高直流运行电压udc。
10、进一步，所述接地避雷器、金属回线跨接线避雷器、中性线避雷器和最低压换流站的换流阀底部避雷器bn的参考电压的取值范围在200kv～350kv之间，并且依次增大；所述联络线的两端平波电抗器的负极并联避雷器的雷电保护水平取站出口避雷器和换流阀的顶部避雷器，两个避雷器的雷电保护水平的最大值；所述联络线的两端平波电抗器的正极并联避雷器的雷电保护水平取换流阀的底部避雷器和站内避雷器，两个避雷器雷电保护水平的最大值，直流极线上平波电抗器并联避雷器的雷电保护水平取线路避雷器雷电保护水平的1～1.1倍。
11、进一步，将所述仿真模型输出结果与实际结果进行比较，并进行迭代，直至符合预设结果，生成最终的仿真模型的方法为：检查所有避雷器的配合电流和能量是否超出预计范围，若不超出，则避雷器参数有效，若超出，则增加避雷器柱数、增大参考电压及保护水平，重新扫描所有超预期故障工况，不断迭代，直至所有避雷器的配合电流和能量均在预设范围内。
12、本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
13、1、本专利技术在传统直流输电绝缘配合的基础上，具有更好的灵活性、可靠性和可拓展性等优点；
14、2、本专利技术的绝缘配合设计方案在使用上具有步骤简单清晰明了的特点，对于直流线路侵入的雷电或因直流场屏蔽失效的雷击的情况下，仍然能发挥有效抑制整个直流系统过电压的情况；
15、3、本专利技术的绝缘配合设计方法和系统为后续多端直流的绝缘配合设计提供了非常有价值的参考，可以广泛应用于各类多端直流输电系统。
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1.一种多端级联直流输电绝缘配合系统，其特征在于，包括：若干换流站和若干连接所述换流站的联络线；
2.如权利要求1所述的多端级联直流输电绝缘配合系统，其特征在于，所述换流站的每个换流阀底部的电抗器、换流阀顶部的电抗器均设置与其平行的平波电抗器避雷器。
3.如权利要求2所述的多端级联直流输电绝缘配合系统，其特征在于，所述在最高压换流站的直流极线正极输出端设置若干电抗器，以及与所述电抗器并联的平波电抗避雷器；所述在最低压换流站的直流极线负极输出端配置电抗器并联的平波电抗器避雷器。
4.如权利要求1所述的多端级联直流输电绝缘配合系统，其特征在于，各所述换流站的正极和负极之间设置直流滤波器。
5.一种多端级联直流输电绝缘配合设计方法，其特征在于，用于如权利要求1-4任一项所述的多端级联直流输电绝缘配合系统，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的多端级联直流输电绝缘配合设计方法，其特征在于，所述联络线两端的站出口避雷器和站内避雷器的最大持续运行电压为所述联络线对应的最大直流运行电压叠加所述联络线上的各次谐波电压的和；所述最低压换流
7.如权利要求5所述的多端级联直流输电绝缘配合设计方法，其特征在于，确定所述换流站底部、中部和顶部避雷器的最大持续运行电压和配合关系的方法为：
8.如权利要求5所述的多端级联直流输电绝缘配合设计方法，其特征在于，所述最高压端换流站的直流场避雷器的持续运行电压和线路避雷器的持续运行电压相同，为含控制误差的直流系统最高直流运行电压UDC。
9.如权利要求5所述的多端级联直流输电绝缘配合设计方法，其特征在于，所述接地避雷器、金属回线跨接线避雷器、中性线避雷器和最低压换流站的换流阀底部避雷器BN的参考电压的取值范围在200kV～350kV之间，并且依次增大；
10.如权利要求5所述的多端级联直流输电绝缘配合设计方法，其特征在于，将所述仿真模型输出结果与实际结果进行比较，并进行迭代，直至符合预设结果，生成最终的仿真模型的方法为：检查所有避雷器的配合电流和能量是否超出预计范围，若不超出，则避雷器参数有效，若超出，则增加避雷器柱数、增大参考电压及保护水平，重新扫描所有超预期故障工况，不断迭代，直至所有避雷器的配合电流和能量均在预设范围内。
...【技术特征摘要】
1.一种多端级联直流输电绝缘配合系统，其特征在于，包括：若干换流站和若干连接所述换流站的联络线；
2.如权利要求1所述的多端级联直流输电绝缘配合系统，其特征在于，所述换流站的每个换流阀底部的电抗器、换流阀顶部的电抗器均设置与其平行的平波电抗器避雷器。
3.如权利要求2所述的多端级联直流输电绝缘配合系统，其特征在于，所述在最高压换流站的直流极线正极输出端设置若干电抗器，以及与所述电抗器并联的平波电抗避雷器；所述在最低压换流站的直流极线负极输出端配置电抗器并联的平波电抗器避雷器。
4.如权利要求1所述的多端级联直流输电绝缘配合系统，其特征在于，各所述换流站的正极和负极之间设置直流滤波器。
5.一种多端级联直流输电绝缘配合设计方法，其特征在于，用于如权利要求1-4任一项所述的多端级联直流输电绝缘配合系统，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的多端级联直流输电绝缘配合设计方法，其特征在于，所述联络线两端的站出口避雷器和站内避雷器的最大持续运行电压为所述联络线对应的最大直流运行电压叠加所述联络线上的各次谐波电压的和；所述最低压换流站底部避雷器为接地极线路的最大压降；所述最低压换流站中部避雷器为接地极线路的最大压降和一个6脉动换流阀的最大持...
【专利技术属性】
技术研发人员：董朝武，徐莹，邹铁锐，赵峥，李明，张进，王玲，薛英林，周杨，刘杰，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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