直流配电网过电压仿真及设备绝缘配合的研究

相比较交流配电网,直流配电网具有输送容量大、电能质量高、换流损耗低、无系统同步稳定性问题、支持分布式电源接入等优点。由于直流配电的经济性和可靠性,直流配电网的建设得到越来越多的关注。而过电压与绝缘配合作为开展工程建设的重要一环,还有很多的问题有待解决。其目的就是合理化直流配电设备的绝缘水平,需要综合考虑换流站相关设备的造价、维护成本及绝缘故障引起的损失,得到绝缘保护配合的相关策略,以提高直流设备运行的可靠性与经济性。目前普遍利用避雷器进行设备过电压的绝缘保护,避雷器的配置位置及参数直接影响了设备的绝缘水平,关系到整个直流配电工程的设备造价。因此非常有必要开展直流配电网的过电压与绝缘配合研究。本文深入研究了±10kV基于模块化多电平换流器型(Modular Multilevel Converter,MMC)柔性直流配电系统的结构特点以及MMC换流站的控制方式,通过PSCAD/EMTDC软件建立直流配电网的电磁暂态仿真模型,研究系统交直流侧可能发生的各类故障。在此基础上通过仿真分析得到换流站各关键节点处的最大过电压水平。同时本文借鉴柔性直流换流站的绝缘配合经验,依据避雷器布置的基本原则,提出了适合两端状直流配电网的避雷器保护方案,并考虑绝缘裕度,最终确定了相关设备的绝缘水平。本文对基于MMC两端状直流配电网的过电压与绝缘配合进行了研究,研究的相关成果及方法能够为后续直流配电工程的设计提供依据。