高压直流输电实验报告.doc

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1、高压直流输电实验报告摘要：本文采用PSCAD 4.2.1软件进行了高压直流输电工程的仿真与分析，并利用OriginPro7.5软件进行数据处理。文章详细讨论了12脉动高压直流输电系统整流侧的输出各级直流电压、阀承受电压、网侧电流在稳态运行下与触发延迟角的关系以及在配置滤波器和系统接地故障后的变化规律。另外文章还分析了一套高压直流输电模拟系统的原理，并指出了其不足之处。关键词：高压直流输电； 过电压目 录高压直流输电实验报告11. 小型直流模拟系统仿真41.1 小型直流模拟系统参数及电路41.1.1 调压器41.1.2 整流变压器51.2 仿真电路及参数51.3仿真结果及分析51.3.1 空载7

2、1.3.2 电阻负载121.4结论182. 可控12脉动整流系统仿真192.1电路图及参数192.2仿真结果及分析192.2.1各级直流输出电压192.2.2网侧电流292.3结论313. 滤波器仿真313.1 单调谐滤波器323.1.1频率特性测定323.1.2 实际效果验证333.2 双调谐滤波器343.2.1频率特性测定353.2.2实际效果验证353.3 高通谐滤波器363.3.1频率特性测定373.3.2实际效果验证373.3 结论384. 直流过电压仿真394.1 发电机出口三相接地短路394.1.1 输出各级直流电压波形及结论394.1.2 输出各级阀上电压波形及结论414.1.

3、3 换流变压器初级绕组及发电机出口电流波形及结论424.2 发电机出口单相接地短路444.2.1 输出直流电压波形444.2.2 阀上电压波形444.2.3换流变压器故障相电流和发电机健全相电流454.3 直流输电线路直接接地464.3.1 输出各级直流电压波形及结论464.3.2 输出各级阀上电压波形及结论474.3.3 换流变压器初级绕组及发电机出口电流波形及结论484.4 换流变压器二次侧相间短路494.4.1 Y-Y变压器相间短路494.4.2 Y-变压器相间短路504.5 结论51参考文献511. 小型直流模拟系统仿真1.1 小型直流模拟系统参数及电路该直流模拟系统的电路图见图1所示

4、。其中关键器件为调压器及整流变压器，型号及参数如下。图1、小型直流模拟系统的电路图1.1.1 调压器型号：TSA-20/0.38/0-0.42（由于输出的最大功率为20KW，此外负载为一个谐波发生器，调压器的抗谐波能力差，功率应大些，建议按3040KVA）1.1.2 整流变压器型号：S9-20/0.38/40容量：24kVA；（由于输出的最大功率为20KW，此外负载为一个谐波发生器，建议按30KVA 考虑），变压器设计应按整流变压器考虑，此外，空载损耗要低。接线方式：/或Y/冷却方式：干式自冷1.2 仿真电路及参数采用PSCAD 4.2.1 进行电路仿真。总电路图如图2所示。图2、小型直流模拟

5、系统的仿真电路图 图中，三相发电机采用无限大理想电源，发电机后级的隔离变压器以及三相三绕组变压器的正序电抗均为0.1p.u.1.3仿真结果及分析本电路的原理为：三相三绕组变压器的初级采用了一个星形连接的三相交流调压电路，从而改变晶闸管的触发延迟角即可改变施加在三相三绕组变压器初级电压的幅值，进而改变后级12脉动整流器的输出直流电压值。关于此电路中的星形连接的三相交流调压电路的具体原理，参见文献1.作为一个12脉动HVDC模拟装置，本电路的优点是在低压侧进行调压，节约成本，但是缺点是本电路的原理不同于HVDC中的整流器中利用晶闸管的触发延迟角调整输出直流电压幅值，而是利用晶闸管调整整个整流装置的

6、输入交流电压，也就是相当于HVDC系统中改变阀侧绕组电压幅值。这样，尽管晶闸管的角度确实可以改变输出直流电压幅值与波形，但是其波形的改变已经不同于HVDC中改变触发延迟角造成的改变，因此不能利用HVDC中触发延迟角改变的影响解释本电路系统的输出波形。以下利用仿真结果对此进行详细说明。图3所示波形为交流调压系统输入与输出的电压波形图，此时晶闸管移相角为20（由于原理不同于整流电路，故将本电路的晶闸管导通相对于输入交流电压正向过零点处延迟的角度称为移相角，这与文献1相符）。图中绿线为输入电压波形，蓝线为电压输出波形。图中可见，交流调压系统的作用是降低交流电压幅值，保持频率不变，产生与移相角度数相同

7、的相移，畸变电压波形。图3、交流调压系统输入与输出电压波形图（移相角20） 增加移向角，可以发现输出电压幅值下降并且出现电压支离破碎的情况。图4示出了移相角50时的输入及输出电压波形图。输出波形的解释请参阅文献1中关于三相交流调压电路部分的叙述。图4、交流调压系统输入与输出电压波形图（移相角50） 以下本电路整体的仿真结果及分析。1.3.1 空载首先，取移相角为5。此时交流调压电路的输入及输出波形如图5所示。可见由于调压角很小，波形畸变几乎没有，较明显的变化是输出相对于输入有一个5的相移，这将不会影响输出电压的波形。图5、交流调压系统输入与输出电压波形图（移相角5）输出直流电压波形及频谱如图6

8、所示。(a) (b) (c)图6、移相角5时输出直流电压 (a) 电压时域波形 (b)电压频谱 (c) 电压频谱细部特征由图6可见，输出直流电压直流分量为630kV，是输入交流线电压有效值（230kV）的2.739倍。按照HVDC中输出直流电压的公式12 计算可得输出直流电压为619kV，与仿真所得尚有差距，这进一步验证了本电路与HVDC整流电路的原理性区别。Vd=1.654*Em*cos (1)此种情况下输出直流电压谐波主要是12k次，这是因为此时移向角较小，交流调压电路输出交流波形畸变不严重，故谐波主要贡献来自于不可控12脉动整流电路，因此输出直流电压谐波分量为12k次。下面加大移相角到3

9、5，此时交流调压电路对输入波形的畸变已经可以察觉，如图7所示。图7、交流调压系统输入与输出电压波形图（移相35）输出直流电压波形及频谱如图8所示。 (a) (b) (c)图8、移相角35时输出直流电压 (a) 电压时域波形 (b)电压频谱 (c) 电压频谱细部特征由图8可见，输出电压直流分量仍为630kV，但是按照公式1计算所得为509kV，从而验证了二者原理性差异。另外此时由于阀侧交流波形有畸变，致使输出电压出现了6k及6k1次谐波。最后继续加大移相角到45，此时交流调压电路对输入波形的畸变已经比较严重，如图9所示。图9、交流调压系统输入与输出电压波形图（移相45）输出直流电压波形及频谱如图

10、10所示。 (a) (b) (c)图10、移相角35时输出直流电压 (a) 电压时域波形 (b)电压频谱 (c) 电压频谱细部特征由图10可见，输出电压直流分量为590kV，但是按照公式1计算所得为439kV。另外此时由于阀侧交流波形畸变已经很严重，致使输出电压时域波形不符合整流器理论分析的波形形状，其频谱也出现了用整流器不能解释的3k次谐波分量。1.3.2 电阻负载在输出端加上电阻负载后，改变移相角时波形变化与空载时的变化规律相同。但是在固定移相角，改变负载电阻大小时波形会发生前文未提及的现象。以下以移相角5进行说明。首先，负载电阻10k。交流调压电路的输入及输出波形如图11所示。与图5相比

11、可以发现，在负载不大时交流调压电路已经使输出波形发生了明显畸变，这必将影响输出直流电压。图11、交流调压系统输入与输出电压波形图（移相5，电阻负载10k）输出电压波形及频谱如图12所示。 (a) (b) (c)图12、负载10k时输出直流电压 (a) 电压时域波形 (b)电压频谱 (c) 电压频谱细部特征与空载时相比，因为交流调压电路输出电压的畸变，输出直流电压在移相角仅有5时就出现了谐波为3k次的情况，另外直流电压幅值也有下降。随后，取负载电阻为1k。交流调压电路的输入及输出波形如图13所示。图13、交流调压系统输入与输出电压波形图（移相5，电阻负载1k）可见此时不仅输出波形的畸变更为严重，

12、而且幅值亦下降很多。不难猜测输出直流电压幅值也会下降更多。输出电压波形及频谱如图14所示。 (a) (b) (c)图14、负载1k时输出直流电压 (a) 电压时域波形 (b)电压频谱 (c) 电压频谱细部特征与负载电阻10k时相比，正如预测，输出直流电压进一步下降，但是谐波幅值却有降低，这是由于此时交流调压系统输出电压波形相对10k负载时有所改善所致。最后取负载电阻为100。得到交流调压系统输入与输出电压见图15所示。图15、交流调压系统输入与输出电压波形图（移相5，电阻负载100）可见此时输出电压降低更多，这会导致输出12脉动的直流电压的大幅降低。但是此处的输出电压波形较1k负载时改善更加明

13、显。由此可以预测直流输出电压谐波较少。输出直流电压如图16所示。 (a) (b) (c)图16、负载100时输出直流电压 (a) 电压时域波形 (b)电压频谱 (c) 电压频谱细部特征可见此时输出直流电压幅值降低很多，只有85kV，然而谐波成分减少到只有12k次谐波，且幅值极低。这都符合之前的预测。1.4结论本电路时一个前级利用交流调压控制交流电压幅值，后级12脉动不可控整流器进行整流的系统，应该综合利用交流调压电路和12脉动整流电路的原理进行分析。空载时，随着换相角增加，交流调压电路输出电压幅值降低，波形谐波增多，从而使得12脉动整流器输出直流电压的幅值略有下降，谐波从12k次变化到6k及6

14、k1次最后到3k次，谐波幅值逐渐增大。电阻负载时，随着负载加大，电阻值减小，交流调压电路输出的交流电压幅值减小，但是谐波有所减小。从而12脉动输出直流电压幅值减小，谐波经历了从3k次到12k次的渐变，且谐波幅值逐渐减小。2. 可控12脉动整流系统仿真2.1电路图及参数本次仿真的目的是验证晶闸管可控12脉动整流系统的输出各级直流电压及网侧绕组电流的波形在触发角变化时的时域波形及频谱是否与理论推导相符。为此构建仿真直流系统如图17所示。图17、可控12脉动整流系统仿真电路图 本系统中发电机采用理想电源模式，没有内阻抗。两个换流变压器的正序电抗均为0.01p.u.2.2仿真结果及分析2.2.1各级直

15、流输出电压 首先命名12脉动系统的输出直流电压按晶闸管横向排列顺序分为四级，其电压从下到上分别用Vd1 ，Vd2 ，Vd3 ，Vd4 表示。其中，Vd1 与Vd3 是阀上的电压，命名此阀为低侧阀。理论分析表明2，第一级六脉动系统输出直流电压应用公式1计算可得Vd2=310*cos kV，输出总电压为Vd4=620*cos kV.其中是触发延迟角。另外，由于一个二重阀在一个周期内导通120，故可知Vd1 的波形在一个周期内有1/3的时间和Vd2 重合，由于Vd2 为一个六脉动的直流电压，故可知Vd1 和Vd2 有两个脉动是重合的。同理，Vd3 和Vd4 有4个脉动重合。最后，由于低侧阀在一个周期

16、中导通一次，角度为120，因此Vd1 在1个周期内有120是地电位，而Vd3 在一个周期内有120和Vd2 重合。以下的仿真波形很好验证了上述理论分析。首先进行了空载下不同触发角对应的各级输出直流电压波形，如图18所示。（a）（b）(c)图18、空载下不同触发角输出各级直流电压波形图a触发角5 b触发角30 c触发角60从图18可知，各级输出电压波形与理论分析较为吻合，只是触发角较大时Vd1 和Vd3 会有过电压产生，但是此过电压与理论分析并不矛盾。因为过电压部分两侧的120一个与理论分析一致，可认为过电压仅是电压从高电位到低电位的一个暂态过程。例如，对于Vd1 ，虽然在=60时会产生逆向过电

17、压，但是在其左侧仍是两个脉动（120）与Vd2 重合，而右侧仍是两个脉动与地点为重合。也就是说，一个周期内，Vd1 的变化过程是从两个脉动的地电位到一个脉动的暂态，随后是两个脉动的Vd2 ，最后又是一个暂态过程过度到地电位。图19示出了有负载（1H平抗串联5k电阻）下的输出各级电压波形。可见仍然符合理论分析。（a）（b）(c)图19、负载下不同触发角输出各级直流电压波形图a触发角5 b触发角30 c触发角60下面采用频谱的形式验证直流输出电压Vd4 的直流分量值及谐波频率符合理论计算。首先对于空载的情况，得到不同触发角下输出直流电压波形及频谱如图20所示。A - 1A - 2A - 3 B -

18、 1 B - 2 B 3 图20、空载下=5及60时输出直流电压波形及频谱 图中A代表5的情形，B代表60的情形。1代表时域波形，2和3是频谱，且2关注谐波频率，3关注直流分量幅值由图20可见，谐波频率确实是12k次，且随着触发角增大谐波幅值增大。另外两种情况下直流电压为570kV和320kV，而理论计算可得直流电压为617kV和310kV。前者与仿真有差距是因为FFT过程中的频谱泄露所致，由A-1可见实际直流分量应在600kV以上。下面对于阻感负载（1H，5k）下输出直流电压波形进行了记录与分析。理论分析认为，当触发延迟角增加时叠弧角会减小，这在图21中得到验证。A - 1A - 2A -

19、3 B - 1 B - 2 B 3 C - 1 C - 2 C 3 图21、阻感负载=5，30及60时输出直流电压波形及频谱 图中A代表5的情形，B代表30的情形，C代表60的情形。1代表时域波形，2和3是频谱，且2关注谐波频率，3关注直流分量幅值2.2.2网侧电流理论分析表明2，网侧电流应为12K1次谐波组成，它是由两个换流变压器的初级绕组电流（6K1）叠加而成，其中第5,7,17,19次谐波在两个换流变压器之间环流，从而抵消。阻感负载（1H，5k）不同触发角下的网侧电压波形如图22所示。可见网侧电流谐波频率为12K1次得到验证。A - 1A - 2 B - 1 B - 2 C - 1 C

20、- 2 图22、阻感负载=5，30及60时网测电流波形及频谱 图中A代表5的情形，B代表30的情形，C代表60的情形。1代表时域波形，2是频谱2.3结论本节的仿真验证了换流过程中理论分析在解释输出各级直流电压和网侧电流波形的正确性。3. 滤波器仿真谐波对电力设备的危害可归为两类，第一类危害是在电气设备的基波电压上叠加谐波电压，因此电气应力增加，谐波通过电气设备引起附加发热，并可能引起控制保护设备误动作。第二类危害时通过电力线路的谐波电流将通过感应作用在临近电话线上产生谐波电势，对于通信系统产生干扰。流过电力线路大的谐波电流可能在临近弱信号线路上产生感应电势，从而造成人员伤亡或设备损坏。因此环换

21、流站都装设滤波器3。本仿真首先利用PSPICE自带的 Interface to Harmonic Impedance Solution模块扫频得出滤波器的频率特性图（Zf图），从而直观的观察该滤波器效果。最后将滤波器接入一个12脉动整流系统（触发角固定为5，电路图见图17）的交流侧，观察流入电网的电流的频谱变化（对于单调谐和双调谐），或者接入直流侧（对于高通）观察输出直流电压的频谱变化。本仿真仅关注常用的单调谐、双调谐滤波器和高通滤波器。3.1 单调谐滤波器本仿真中的单调谐滤波器的谐振频率为550Hz，品质因数为50.由此计算得C=5F，L=0.1H，R=1.3.1.1频率特性测定利用图23所

22、示电路进行Zf曲线的测量。图23、单调谐滤波器频率特性曲线测试图所得的特性曲线如图24所示。图24、单调谐滤波器频率特性曲线可见此滤波器设计确实达到了在550Hz处阻抗最低从而旁路550Hz谐波的目的。3.1.2 实际效果验证将三个单调谐滤波器装入12脉动整流系统的发电机出口处，并在它们之前设置测量端子关注流入电网的电流频谱。得波形图如图25所示。 (a)(b)图25、单调谐滤波器投入前后流入电网电流谐波对比(a) 投入前 (b)投入后 由频谱可见，每相一组单调谐滤波器的投入使得550Hz谐波变为了原来的1/3，而对于其他各次谐波影响不大，达到了单调谐的效果。3.2 双调谐滤波器本仿真中的双调

23、谐滤波器的两个谐振频率为600Hz和1200Hz。由此得参数为:对于串联回路，C1=5.99F, L1=5.86mH.对于并联回路，C2=10.24F, L2=3.17mH, R=1003.2.1频率特性测定利用图26所示电路进行Zf曲线的测量。图26、双调谐滤波器频率特性曲线测试图所得的特性曲线如图27所示。图27、双调谐滤波器频率特性曲线可见此滤波器设计确实达到了在600Hz和1200Hz处阻抗最低从而相应谐波的目的。3.2.2实际效果验证将三个双调谐滤波器装入12脉动整流系统的发电机出口处，并在它们之前设置测量端子关注流入电网的电流频谱。得波形图如图28所示。 (a)(b)图28、单调谐

24、滤波器投入前后流入电网电流谐波对比(a) 投入前 (b)投入后由频谱可见，每相一组双调谐滤波器的投入使得600Hz以及1200Hz附近的谐波稍有减少，而对于其他各次谐波影响不大，达到了双调谐的效果。滤波效果不是很显著的原因有二，其一是滤波器电阻值选的较小，因此品质因数较高，导致对于谐振频率附近谐波来说滤波器阻抗有较大上升。其二是每相仅投入一组滤波器。组数太少。实际应用中应多加几组或与单调谐滤波器综合使用。3.3 高通谐滤波器本仿真中的高通滤波器的截止频率为700Hz。由此得参数为: C=0.909F, L=28.4mH, R=2503.3.1频率特性测定利用图29所示电路进行Zf曲线的测量。图

25、29、高通谐滤波器频率特性曲线测试图所得的特性曲线如图30所示。图30、高通滤波器频率特性曲线可见此滤波器的Zf曲线确实符合理论推导。而其截至频率也在700Hz（截至频率不是Z最小处）。 3.3.2实际效果验证将一个高通谐滤波器装入12脉动整流系统的平抗后，并在此处设置测量端子关注直流电压频谱。得波形图如图31所示。 (a)(b)图31、高通谐滤波器投入前后流入直流线路电压谐波对比(a) 投入前 (b)投入后由频谱可见，每相一组双调谐滤波器的投入使得所有谐波均减弱很明显，时域波形显示此时Vd已经较纯净的直流。这要归功于高通滤波器在截止频率前的极抖的阻抗衰减。3.3 结论本节通过仿真验证了单调谐

26、，双调谐以及高通滤波器的Zf曲线确实符合理论计算所得，并将设计的滤波器接入系统的直流侧和交流侧进行了谐波去除的实验，并达到令人满意的效果。这在实际工程中设计直流滤波器和交流滤波器具有重要的意义。4. 直流过电压仿真 本章利用PSPICE4.2内的时间控制断路器模块进行了直流过电压的仿真。仿真内容包括：发电机出口三相短路，单相短路，直流线路接地，换流变压器相间短路。仿真电路图如图32所示。其中发电机为阻性，换流变压器正序电抗均为0.01.p.u.且触发延迟角均为5。仿真时间为0.6s，所有故障均通过三相或单相断路器于0.2s施加，并在0.4s撤去。图32、直流过电压仿真电路图4.1 发电机出口三

27、相接地短路4.1.1 输出各级直流电压波形及结论 输出各级直流电压波形见图33所示。（a）接地瞬间输出各级直流电压波形图（b）接地故障恢复瞬间输出最高级直流电压Vd4波形图（b）接地故障恢复瞬间Vd3波形图（c）接地故障恢复瞬间Vd1波形图图33、发电机出口三相短路接地故障各级输出直流电压波形图由图33可知，接地瞬间各级电压均无过冲，恢复瞬间Vd1 、Vd2 、Vd3均有过冲，但Vd2为正向过冲，且值极小，而Vd1和Vd3 除了抖度很大的正向过冲之外还有大幅值的反向过冲。这会导致相应的阀上电压过冲。4.1.2 输出各级阀上电压波形及结论为了分析阀上电压波形，在从下到上的四个阀两端设置测量端子，

28、得到阀电压波形如图34所示。以下讨论中命名阀从下到上为第一级到第四级阀。（a）接地故障瞬间各级阀上电压波形图（b）接地故障恢复瞬间最低级阀上电压波形图（c）接地故障恢复瞬间第三级阀上电压波形图图34、发电机出口三相短路接地故障各级阀上电压（阴极对阳极的电压）波形图仿真结果为，发电机出口三相短路瞬间阀上承受电压以很大的速度降为0，且四级阀上电压波形近似相同。故障消除瞬间所有阀上均承受一个很陡的负脉冲（认为阳极电位高于阴极为正），各级波形相似，但幅值有较大差别。其中最高级的阀脉冲很小，其次是第二级。第三极和最低级会出现瞬间的过电压，其中最低级的过电压幅值和抖度最高，峰值可以达到600kV，是阀稳态

29、承受电压峰值的1.5倍，第三级阀也会承受420kV的过电压。因此从过电压防护的角度，最低级和第三级的各三个阀应比另两级阀耐压高。4.1.3 换流变压器初级绕组及发电机出口电流波形及结论测量了两个换流变压器和发电机的电流变化情况。如图35所示。（a）接地故障瞬间两换流变初级绕组电流波形图（b）接地故障消除瞬间两换流变初级绕组电流波形图（c）接地故障时发电机出口电流波形图图35、发电机出口三相短路接地故障换流变初级和发电机出口波形图由图35可知，电流在故障恢复后需要一个周波的恢复时间，且发电机出口电流在三相短路时增大了约10倍，这是情理之中的。4.2 发电机出口单相接地短路本仿真中的故障相为星-三

30、角绕组变压器的A相。4.2.1 输出直流电压波形测量得到的输出直流电压见图36。图36、发电机出口单相短路接地故障输出直流电压波形图可见输出直流电压变为已正弦波且直流分量仅为之前的一般左右，因此可以认为在发电机出口但相接地时直流侧出现幅值极高（300kV左右）的50Hz谐波，这会使直流滤波器流过电流变大，可能超过其所能承受的电流。4.2.2 阀上电压波形仿真结果表明，仅最低级阀和第二级阀上由电压正向过冲，且第二级阀的正向电压过冲很小，可以忽略。然而最低级阀的正向过冲电压不仅幅值较高，而且抖度也是对阀的一个考验。最低级阀上电压波形见图37.图37、发电机出口单相短路接地故障最低级阀上电压波形图4

31、.2.3换流变压器故障相电流和发电机健全相电流 测量出换流变压器故障相电流和发电机健全相电流，如图38和图39所示。图38、发电机出口单相短路接地故障换流变故障相电流波形图图39、发电机出口单相短路接地故障发电机健全相电流波形图可见发电机健全相亦有极大电流输出，且其波形与变压器故障相电流几乎相同。4.3 直流输电线路直接接地4.3.1 输出各级直流电压波形及结论仿真结果表明，在故障消除瞬间各级输出直流电压均有较大过电压，且波形相似，幅值不同。其中最高级输出直流电压 波形如图40.图40、直流输电线路接地故障消除瞬间最高级输出电压波形图 各级输出直流电压过电压波形对比见图41.图41、直流输电线

32、路接地故障消除瞬间各级输出电压波形图 由以上两组波形可见直流线路接地故障消除导致极高过电压，在进行线路设计时应引起高度重视。4.3.2 输出各级阀上电压波形及结论仿真结果表明，在故障消除瞬间各级阀均承担较大过电压，且波形相似，幅值不同。其中以第二级阀承担电压最高 波形如图42.该过电压特征为反向脉冲，幅值极高，抖度很大。图42、直流输电线路接地故障消除瞬间第二级阀承担电压波形图 各级阀承担过电压波形对比见图43.图43.直流输电线路接地故障消除瞬间各级阀承担电压波形图 由以上两组波形可见直流线路接地故障消除导致阀上出现极高极抖的反向过电压脉冲，在进行换流阀设计及试验时应引起高度重视。4.3.3

33、 换流变压器初级绕组及发电机出口电流波形及结论仿真结果表明，在故障时发电机提供极大短路电流，而两换流变压器初级线圈中流过电流大小相当，波形相似。见图44所示。（a）(b)图44.直流输电线路接地故障发电机出口及换流变压器电流波形图 （a） 发电机出口电流 （b） 换流变压器一次侧绕组电流 由图44可知，在直流线路发生短路接地故障时，不仅发电机电流很大，而且变压器也要承受极大的短路电流，因此需要对换流变压器的绕组受短路应力情况进行核算，避免绕组电磁应力过大导致变形的情况。4.4 换流变压器二次侧相间短路本仿真分别在Y-变压器和Y-Y变压器的次级绕组的a和b相之间施加定时相间短路故障，得到结果如下

34、。4.4.1 Y-Y变压器相间短路这种情况下的输出直流电压波形和发电机出口单相接地故障中的输出直流电压波形相似，且各级阀上承受电压在故障全过程中均无过冲，波形如图45所示。图45. Y-Y变压器相间短路故障各级阀承担电压波形图 此情况下变压器电流的分配具有显著特征。发生故障的Y-Y变压器承受了所有短路电流，而健全的Y-变压器在故障发生后流过电流比稳态运行时还有小。波形如图46所示。(a)(b)图46. Y-Y变压器相间短路故障变压器电流及发电机电流波形图 （a） 健全变压器故障全过程电流波形图 （b） 变压器及发电机电流波形图4.4.2 Y-变压器相间短路进行了此种情况下的仿真，与Y-Y变压器

35、相间短路类似之处是输出直流电压波形相似，换流变压器的短路电流分配也遵循故障变压器承担全部电流的原则。不同之处在于此时阀上电压除了最低级之外均有一些过冲，其中最高级阀过冲很小，可以忽略。但是中间两级阀上电压过冲幅值大，前沿抖，构成过电压。如图47所示。(a)(b)图47. Y-变压器相间短路故障变压器中间两级阀承担电压波形图 （a） 第三级阀阀承担电压波形图 （b） 第二级阀承担电压波形图4.5 结论 本节仿真关注于各类短路事故发生时12脉动整流系统的过电压和过电流情况。各种情况下对应的过电压及过电流波形已经得到并进行了初步分析。这对于换流变压器、换流阀以及交直流滤波器的设计和试验具有一定的参考价值。参考文献1 王兆安，黄俊电力电子技术(第四版)M机械工业出版社. 2008年2 浙江大学发电教研组直流输电科研组. 直流输电M. 水利水电出版社. 1982年3 赵畹君. 高压直流属地爱你工程技术M. 中国电力出版社 2004年55