《GB_T 311.14-2024 绝缘配合 第14部分：高压直流系统AC_DC滤波器绝缘配合.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GB_T 311.14-2024 绝缘配合 第14部分：高压直流系统AC_DC滤波器绝缘配合.docx（32页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、ICS29.080.01CCSK40G圄中华人民共和国国家标准GB/T311.142024绝缘配合第14部分：高压直流系统AC/DC滤波器绝缘配合Insulationco-ordination-Part14:Insulationco-ordinationforACVDCfiltersofHVDCsystem2024-03-15发布2024-10-01实施国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会目次前言V引言VI1范围12规范性引用文件13术语和定义14符号和缩略语14.1 符号14.1.1 文字符号14.1.2 图形符号24.2 缩略语25AC/DC滤波器典型配置方案25.1 高压直流输电
2、系统AC/DC滤波器典型配置方案25.2 柔性直流输电系统AC/DC滤波器典型配置方案46运行中的电压和过电压46.1 滤波器不同位置的运行电压46.2 交流滤波器过电压类型和典型等效工况56.3 直流滤波器过电压类型和典型等效工况57避雷器的特性和应力67.1 避雷器特性67.2 避雷器应力67.2.1 交流滤波器避雷器应力67.2.2 直流滤波器避雷器应力77.3 保护策略78绝缘配合设计程序88.1 概述88.2 避雷器要求98.3 代表性过电压m)98.4 配合耐受电压(U)108.5 要求耐受电压(UW)108.6 规定耐受电压(U。)1()9研究工具和系统模型1()9.1 研究方法
3、及工具1()9.2 典型等效工况建模方法119.2.1 单相接地故障119.2.2 交流母线操作冲击119.2.3 滤波器合闸129.2.4 三相短路后故障恢复139.2.5 换流变空载投入139.2.6 直流极线接地故障149.2.7 直流极线操作冲击15附录A（资料性）2%统计CCOV计算示例17A.1算例系统条件17A.2避雷器的布置方案18A.3CCOV计算18附录B（资料性）某500kV交流滤波器绝缘配合示例198.1 算例系统条件198.2 避雷器的布置方案208.3 避雷器的额定参数选取208.4 过电压典型等效工况计算208.5 交流滤波器各点的绝缘水平选取21附录C（资料性）
4、某800kV直流系统直流滤波器绝缘配合示例23C.1算例系统条件23C.2避雷器的布置方案24C.3避雷器的额定参数选取24C.4过电压典型等效工况计算24C.5直流滤波器各点的绝缘水平选取26参考文献27图1典型的交流滤波器结构图3图2典型的直流滤波器结构图3图3交流滤波器各点的典型运行电压波形4图4直流滤波器各点的典型运行电压波形4图5单相接地故障的典型等效工况示意图11图6交流母线操作冲击波的典型等效工况示意图12图7交流滤波器投切的典型等效工况示意图12图8三相短路后故障恢复的典型等效工况示意图13图9换流变空载投入的典型等效工况示意图14图10极线接地故障的典型等效工况示意图15图1
5、1直流极线操作波的典型等效工况示意图16图A.1交流滤波器避雷器配置18图B.1交流滤波器避雷器配置20图C.1直流滤波器避雷器配置24表2交流滤波器绝缘配合设计考虑的典型等效工况及过电压类型5表3直流滤波器绝缘配合设计考虑的典型等效工况及过电压类型5表4交流滤波器考虑的典型等效工况及影响的避雷器参数7表5直流滤波器考虑的典型等效工况及其影响的避雷器参数7表6交流滤波器保护避雷器汇总8表7直流滤波器保护避雷器汇总8表8避雷器要求9表9代表性过电压和要求耐受电压水平9表10交流和直流滤波器绝缘配合设计推荐的安全因数IO表A.1交流滤波器参数表17表A.2交流滤波器电抗器主要次谐波电流值17表A.
6、3交流滤波器电抗器2%CCOV及算术和计算结果18表B.1交流波波器参数表19表B.2交流滤波器电抗器主要次谐波电流值19表B.3避雷器参数表20表B.4交流滤波器暂态定值结果21表B.5交流滤波器绝缘水平21表C.1直流滤波器参数23表C.2直流滤波器电抗器主要次谐波电流值23表C.3避雷器参数表24表C.4直流滤波器暂态定值结果25表C.5直流滤波器绝缘水平26本文件按照GB/T1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件是GB/T311绝缘配合的第14部分。GB/T31I已经发布了以下部分：一一第1部分：定义、原则和规则： 第2部分：使用导则； 第3
7、部分：高压直流换流站绝缘配合程序；一一第4部分：电网绝缘配合及其模拟的计算导则； 第14部分：高压直流系统AC/DC滤波器绝缘配合。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出。本文件由全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会(SAC/TC163)归口。本文件起草单位：南方电网科学研究院有限责任公司、西安高压电器研窕院股份有限公司、中国电力科学研究院有限公司、国网经济技术研究院有限公司、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司、国网四川省电力公司电力科学研究院、国网安徽省电力有限公司电力科学研究院、浙江大学、平高集团有限公司、国网河北
8、省电力有限公司电力科学研究院、国网山西省电力公司电力科学研究院、国网山东省电力公司电力科学研究院、中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司、苏州华电电气股份有限公司、国网峡西省电力公司电力科学研究院、国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院、云南电网有限责任公司电力科学研究院、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、广东电网有限责任公司电力科学研究院、国网青海省电力公司电力科学研究院、国网宁夏电力有限公司电力科学研究院、国网新疆电力有限公司电力科学研究院。本文件主要起草人：黄莹、张小勇、辛清明、孙泉、徐迪臻、邱伟、何慧雯、崔东、王亭、乐波、李强、王磊、余佶成、卢
9、文浩、王大兴、陈忠、王昕、王向克、潘瑾、牛曙、王辉、许学勤、姜杏辉、郭守贤、蒲路、吴经锋、徐阳、李冠华、李佳奇、王山、张建平、李婿靓、谢成、卢启付、蒋玲、周秀、吴方劫、李山、同聪维、胡良蓉、刘志强、王建生、危鹏。GB/T3I1绝缘配合旨在确立高压交流和高压直流绝缘配合的原则和导则。由于交流绝缘配合和直流绝缘配合有明显的差别，需分为交流绝缘配合和直流绝缘配合两个方面，拟由以下部分构成。 第1部分：定义、原则和规则。目的在于确立绝缘配合定义、原则和规则。 第2部分：使用导则。目的在于对正确执行第1部分提供使用指导。一第3部分：高压直流换流站绝缘配合程序。目的在于对高压直流换流站的绝缘配合提供指导。
10、 第4部分：电网绝缘配合及其模拟的计算导则。目的在于确定绝缘配合数字化计算的导则。一第11部分：高压直流系统绝缘配合定义、原则和规则。目的在于确立直流系统绝缘配合的定义、原则和规则。 第12部分：高压直流换流站(1.CC)绝缘配合应用导则。目的在于对以1.CC为换流器的高压直流换流站的绝缘配合提供指导。第13部分：高压直流换流站(VSC)绝缘配合应用导则。目的在于对以VSC为换流器的高压直流换流站的绝缘配合提供指导。第14部分：高压直流系统ACZDC滤波器绝缘配合。目的在于确定高压直流系统中交流和直流滤波器的绝缘配合.一第15部分：直流输电线路绝缘配合。目的在于确定直流输电线路及接地极线路的绝
11、缘配合。本文件是GB/T3U绝缘配合的第14部分。交流和直流滤波器的过电压计算工况、避雷器的参考电压和配合电流的选取程序与交直流系统及其设备的选取程序不同，要充分考虑交流和直流滤波器的谐波叠加特性对绝缘配合的影响。我国直流工程建设和运行经验日益丰富，亟需对交流和直流游波器绝缘配合统一规范，为我国直流工程建设提供指导性技术文件。绝缘配合第14部分：高压直流系统AC/DC滤波器绝缘配合1范围本文件给出了高压直流输电系统用交流滤波器（包括并联电容器）和直流滤波器的绝缘配合程序和规则、避雷器布置和应力特性等内容。本文件适用于高压直流输电系统的交流和直流滤波器，为确定交流和直流滤波器的工作电压、耐受电压
12、、避雷器选型提供指导，不涉及对人身安全的要求。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T311.1-2012绝缘配合第1部分：定义、原则和规则GB/T250932010高压直流系统交流滤波器GB/T253082022高压直流输电系统直流滤波器IEC60071-11:2022高压直流系统绝缘配合定义、原则和规则（InSUIationco-ordinationPart11:Definitions,principlesandrulesf
13、orHVDCsystem）IEC60071-12:2022高压直流换流站（1.C。绝缘配合应用导则（InSUlaliOnco-ordinationPart12:Applicationguidelinesfor1.CCHVDCconverterstations）3术语和定义GBT311.12012、GB/T25093-2010、GB/T25308-2022、IEC60071-11:2022.IEC60071-12:2022界定的术语和定义适用于本文件。4符号和缩略语4.1.1文字符号下列符号适用于本文件。K。：海拔修正因数。K。：配合因数。K、：安全因数。n:谐波次数。Ue:避雷器的峰值持续运行
14、电压。U:配合耐受电压。U:避雷器的参考电压。Um:代表性过电压。U:要求耐受电压。41.2图形符号本文件中给出图中涉及的图形符号说明见表1。表1符号说明符号说明T卜电容器n电抗器电阻器避雷器接地单相三绕组变压器阀(换相组)小组滤波器，可以采用A、B、C等方式表示不同的滤波器类型。小组滤波器开关4.2缩略语下列缩略语适用于本文件。CCOV:峰值持续运行电压(CreSlValueofContinuousOperatingVoltage)1.eC:电网换相型换流器(1.ineCommutatedConverter)1.lP1.:雷电冲击保护水平(1.ightningImpulseProtectiv
15、e1.evel)1.IWV:雷电冲击耐受电压(1.ightningImpulseWithstandVoltage)MMC:模块化多电平换流器(ModUklrMultilevelConverter)RFF0:代表性快波前过电压(最大电压值)RepresentativeFast-frontOvervoltage(TheMaximumVoltageStressValue)R1.IWV:要求雷电冲击耐受电压(ReqUired1.ightningImpulseWithstandVoltage)RSFO:代表性缓波前过电压(最大电压值)RepresentativeSlow-frontOvervoItage
16、(TheMaximumVoltageStressValue)RSIWV:要求操作冲击耐受电压(ReqUiredSwitchingImpulseWithstandVoltage)SIP1.:操作冲击保护水平(SWitChingImpulseProtective1.evel)SIWV:操作冲击耐受电压(SWitChingImpulseWithstandVoltage)5AC/DC滤波器典型配置方案5.1 高压直流输电系统AC/DC滤波器典型配置方案交流滤波器配置于换流站交流母线。交流滤波器通常采用三调谐滤波器、双调谐滤波器、单调谐滤波器、C型阻尼滤波器及并联电容器。交流滤波器采用的三调谐和双调谐滤
17、波器般宜配置电阻器，如图1所示。标引序号说明：C高压电容器；C2,C3低压电容器；1.i,1.2,1.3电抗器；RiRz电阻器；Fml,F,Fa,Fac4交流滤波器避雷器。图1典型的交流滤波器结构图直流滤波器配置于换流站直流极母线与直流中性母线之间。直流滤波器通常采用三调谐滤波器或双调谐波波器，如图2所示。宜根据需要选择是否配置电阻器。标引序号说明:CiC?GC,1.l,1.2,1.sFt,Faz,Faa,Fat高压电容器：低压电容器；中性母线冲击电容器;电抗器；一直流滤波器避雷器。图2典型的直流滤波器结构图5.2 柔性直流输电系统AC/DC滤波器典型配置方案对于采用MMC的柔性直流输电系统，
18、其交、直流侧谐波较小，般不配置滤波器。对于采用1.CC和MMC的混合直流输电系统，含1.eC的换流站配置交流和直流滤波器是十分必要的；仅含MMC的换流站，交流侧可不配置滤波器，直流侧根据系统需求确定是否配置滤波器。对于采用两电平或三电平换流器的柔性直流输电系统，配置交流和直流滤波器是十分必要的。柔性直流输电系统中若需配置交流和直流漉波器，通常使用的配置方案见5.1。6运行中的电压和过电压6.1滤波器不同位置的运行电压滤波器的主要作用是提供谐波通路，而工频交流电压或直流电压主要作用于滤波器的电容器C上。图3、图4分别为交流和直流滤波器上典型的运行电压波形。图3、图4中的节点位置分别见图1、图2。
19、图3交流滤波器各点的典型运行电压波形图4直流滤波器各点的典型运行电压波形交流滤波器和宜流滤波器的典型运行电压特征说明如下：a)对于交流滤波器：1)考虑到交流母线谐波已经被交流滤波器有效滤除，交流母线电压波形见图3中1.oc.(I-G),该点电压波形近似为理想正弦波形；2) 1.oc.(l-2)电压波形为以基波为主叠加谐波的电压波形。谐波电压与滤波器配置、调谐点和换流阀运行工况有关。谐波电压含量般低于30%;3) 1.oc.(2-G),(3-G),(2-3),(3-4)为交流滤波器内部低压元件的电压波形。波形仅包含谐波，其频率与滤波器的调谐频率相关。b)对于直流滤波器：1) 1.oc.(l-N)
20、,(l-2)是由于平波电抗器和直流滤波器的影响而平滑的电压；2) 1.oc.(2-N),(3-N),(4-N),(2-3),(3-4)是直流滤波器内部低压元件的电压波形。波形仅包含谐波，其频率与滤波器的调谐频率相关；3)1.oc.(N-G)为典型的中性母线电压，取决于接地极回路和滤波器参数，可包括直流偏置电压，尤其是在单极金属同线运行方式期间。6.2 交流滤波器过电压类型和典型等效工况交流滤波器过电压推荐根据IEC60071-11:2022表1中描述的过电压波形的特征，分为暂时过电压、快波前过电压和缓波前过电压三类。暂时过电压主要来自三相短路后故障恢复、换流变空载投入。快波前过电压主要来自单相
21、接地故障、滤波器合闸。缓波前过电压主要来自单相接地故障、交流母线操作冲击、滤波器合闸、三相短路后故障恢复、换流变空载投入。交流滤波器绝缘配合设计考虑的典型等效工况及其过电压类型见表2。表2交流滤波器绝缘配合设计考虑的典型等效工况及过电压类型典型等效工况过电压类型单相接地故障快波前过电压/缓波前过电压交流母线操作冲击缓波前过电压滤波器合闸快波前过电压/缓波前过电压三相短路后故障恢复暂时过电压/缓波前过电压换流变空载投入暂时过电压/缓波前过电压注：典型等效工况说明见第9章。6.3 克流滤波器过电压类型和典型等效工况直流滤波器过电压推荐根据IEC60071-11:2022表1中描述的过电压波形的特征
22、，分为快波前过电压和缓波前过电压两类。快波前过电压主要来自直流极线接地故障。缓波前过电压主要来自直流极线操作冲击。直流滤波器绝缘配合设计考虑的典型等效工况及其过电压类型见表3。表3直流滤波器绝缘配合设计考虑的典型等效工况及过电压类型典型等效工况过电压类型直流极线接地故障快波前过电压表3直流滤波器绝缘配合设计考虑的典型等效工况及过电压类型（续）典型等效工况过电压类型直流极线操作冲击缓波前过电压注:典型等效工况说明见第9章。7避雷器的特性和应力7.1 避雷器特性交流和直流滤波器的避雷器主要为无间隙金属氧化物避雷器。根据交流漉波器与直流漉波器各元件电压及各次谐波电压，在选择避雷器的参考电压时需要考虑
23、谐波电压对避雷器电阻片老化特性的影响。7.2 避雷器应力7.3 2.1交流滤波器避雷器应力交流滤波器避雷器为交流滤波器的电容器、电抗器和电阻器提供过电压保护。交流滤波器避雷器的持续运行工作电压是由工频电压与对应于滤波器回路谐振频率的谐波电压叠加组成。由于谐波电压下避雷器功耗相对较高，所以在确定避雷器的CCoV时考虑谐波电压是非常必要的。交流滤波器避雷器的CCoV计算公式见公式（1）。（.式中：U0谐波电压。用公式计算交流滤波器避雷器的CCoV时，只考虑50次以内特征谐波电压峰值的叠加。对于12脉动1.CC换流器，交流特征谐波次数为12kl,直流特征谐波次数为12k,k为正整数。如果换流站空间较
24、小，宜考虑采用降低滤波设备绝缘水平的方式减少滤波器的占地面积，采用2%统计CCoV的方法计算CCOVo附录A给出了2%统计CCOV计算示例。确定交流漉波器避雷器负载时，宜考虑交流母线上的暂时过电压叠加缓波前过电压和滤波器母线在缓波前过电压下发生接地故障时滤波电容器的放电事件。前者确定SIP1.要求，后者确定1.IP1.和吸收能量要求。在某些情况下，低次谐波谐振过电压或因接地故障产生三相不对称运行电压时激发低次非特征谐波谐振过电压，会使避雷器承受而能量。此外，滤波器合闸也会对滤波器涌流产生影响。在下列事件中，交流滤波器避雷器会承受更高能量：a）接地故障发生在滤波器电容器充电至最大基频相对地电压；
25、b）接地故障发生在滤波电容器充电至避雷器缓波前过电压保护水平；c）暂时过电压，尤其是弱交流系统甩负荷并激发低次谐振过电压条件下，特别是低次谐波滤波器上的避雷器会承受高能量；d）在滤波器小组合闸前，交流母线电压处于最大值且其余滤波器均已投入，滤波器小组开关合闸偏差按90考虑。交流滤波器绝缘配合设计考虑的典型等效工况及其影响的避雷器参数见表4。表4交流滤波器考虑的典型等效工况及影响的避雷器分数典型等效工况膨响的避雷器参数单相接地故障配合电流、1.IP1.配合电流、SIP1.交流母线操作冲击配合电流、SIP1.滤波器合闸浪涌电流三相短路后故障恢复避雷器吸收能量、SIP1.换流变空载投入避宙器吸收能量
26、7.2.2流滤波器避雷器应力直流滤波器避雷器为直流滤波器的电容器、电抗器和电阻器提供过电压保护。直流滤波器电抗器侧避雷器的正常工作电压通常比较低，一般由与滤波支路谐振频率对应的一个或多个谐波电压组成。在确定避雷器的额定值时，宜考虑谐波电压在避雷器上产生的较高功耗。直流滤波器避雷器的CCOV计算公式见公式（1）,具体的计算方法与7.2.1中所述方法相同。直流滤波器避雷器的负载主要由滤波器母线发生接地故障引起的直流滤波器电容器放电和雷电侵入波过电压来确定。直流滤波器绝缘配合设计考虑的典型等效工况及其影响的避雷器参数见表5。*5宜流滤波器考虑的典型等效工况及其影响的避雷器参数典型等效工况影响的避雷器
27、参数直流极线接地故障配合电流、1.IP1.直流极线操作冲击配合电流、SIP1.7.3保护策略避雷器的实际配置取决于滤波器的结构，基本原则是保证每个设备都得到充分的保护，且成本要与设备所期望的可靠性以及设备耐受能力相匹配。交流滤波器典型的避雷器配置方案如图1所示，直流滤波器典型的避雷器配置方案如图2所示。滤波器中避雷器配置的基本原则是高压电容器不配置直接保护避雷器，低压电抗器和电阻器配置与之直接并联的避雷器。但三调谐滤波器、双调谐滤波器配置于2点对地的避雷器以及配置于2点和3点之间的避雷器可二者均配置，也可以二选其一，需结合设备的耐受能力进行优化。交流和直流滤波器不同节点保护避雷器的汇总分别见表
28、6和表7,其中滤波器的类型分别参考图1和图2。在实际避雷器配置设计中宜建立此表格。*6交流滤波器保护避富器汇总滤波器类型保护位置保护避雷器说明二调谐滤波器双调谐滤波器2-G(I)F(2)Fe+Fa+F3-GFa+F4-GFs2-3Fa可省去3-42-GEFC(2)F+F3-GEa2-3F可省去单调谐滤波器2-GFIC型阻尼滤波器3-GF并联电容器2-GF注：“（1）”“（2）”指的是可能的避雷器保护选项。7流滤波器保护避雷器汇总滤波器类型保护位置保护避雷器说明二调谐滤波器2-N(I)F(2)Fa2+Fae3+Fae3-NFaa+Faet4-NFt2-3F2可省去3-4F3双调谐滤波器2-N(I
29、)Ft(2)Facz+Fac33-NF32-3Ea2可省去注：“（1）”“（2）”指的是可能的避雷器保护选项。8绝缘配合设计程序8.1本章节遵循IEC60071T1:2022中5.4规定的绝缘配合原则，给出了交流和直流滤波器绝缘配合设计程序。8.2 避雷器要求表8给出了滤波器各避雷器，例如图1、图2中的各避雷器在绝缘配合设计中提出的要求。表中的避雷器类型和所列的单个项目宜清楚地标识出来。8避雷器要求保护避雷器持续运行电压在相应于配合电流下的避雷器保护水平能量吸收UefCCOVSIP1.1.IP1.避雷器能量kV(峰值)kV(峰值)kV(峰值)kV(峰值)kV(峰值)kV(峰值)kJFai,Fa
30、2,Faa,FactFae,Fa2,Fac,Faet8.3 代表性过电压(Um)交流和直流滤波器的代表性过电压受高压直流输电系统的故障类型和运行方式影响0按照第6章推荐的过电压类型和典型等效工况，仿真计算滤波器各点的最大过电压作为代表性过电压。在进行相关故障计算分析后，确定的代表性过电压以及要求耐受电压见表9。*9代表性过电压和要求耐受电压水平绝缘位置代表性过电压(UP)要求耐受电压(UW)SIP1.RSFO1.IP1.RFFORSIWVR1.IWVkVkVkVkVI交流滤波器(见图1)-交流滤波器电容器（八）高压侧，1Y,3-G(b)两端，1-2,33(C)低压侧，2-G交流滤波器电抗器（八
31、）高压侧，2-G,3-G(b)两端，2-3,3G(C)低压侧，3YII直流滤波器(见图2)直流滤波器电容器（八）高压侧，1Y,3Y(b)两端，1-2.3-4(C)低压侧，2Y,4-G直流滤波器电抗器（八）高压侧，2-G,3Y(b)两端，2-3,3-4(C)低压侧，3Y,4-G8. 4配合耐受电压(UW)配合耐受电压是由配合因数乘以代表性过电压计算得出，见公式(2),或用确定性配合因数(K)代替K(见GB/T311.22013的5.3.3.1),K。通常取1。U=KxU,(2)9. 5要求耐受电压(UW)设备的要求耐受电压见公式(3):U=K、XU安全因数KS推荐按照表10进行选择。表10交流和
32、直流滤波器绝缘配合设计推荐的安全因数设备类型安全因数快波前过电压缓波前过电压交流滤波器1.251.15直流滤波器1.201.15注：推荐值用于一般设计，最终的安全因数(增高或减小)根据选择的性能指标确定。设备外绝缘海拔修正参照GB/T311.12012附录B执行。8.6规定耐受电压(U)规定耐受电压应等于或高于要求耐受电压，且尽可能从下列最接近要求耐受电压序列值中向上选取。推荐的冲击电压(kV峰值)标准化序列值如下：95,125,150,170,185,200,250,325,350,450,500,550,600,650,750,850,950,1050,1175,1300,1425,155
33、0,1675,1800,1950,2100,2250,2400,2550,2700,2850。滤波器与交流和直流母线连接位置的绝缘水平按照对应母线的绝缘水平选取。附录B给出了交流滤波器绝缘配合的示例，附录C给出了直流漉波器绝缘配合的示例。9研究工具和系统模型9.1 研究方法及工具交流和直流滤波器过电压的研究方法由下列步骤组成：第1步：确定避雷器配置方案；第2步：确定滤波器元件的最大持续运行电压。最大持续运行电压可以采用2%统计CeoV或者各次谐波电压的算数和；第3步：确定避雷器的参考电压；第4步：研究产生最大放电电流和能量的情况；第5步：确定避雷器的配合电流、保护水平和避雷器能量的要求，并提出
34、避雷器的规范；第6步：计算交流和直流滤波器各元件的配合耐受电压。仿真工具应满足缓波前过电压和快波前过电压计算步长的要求，般使用非实时仿真工具。9.2 典型等效工况建模方法9.2.1 单相接地故障单相接地故障考虑在交流母线过电压的条件下滤波器的电容器Cl高压端单相接地故障，该工况考核滤波器因交流侧过压导致的闪络。以双调谐滤波器为例，典型等效工况示意图见图5。故障回路宜考虑滤波器电容器的杂散电感与故障点的等效电感（包括母线电感），同时考虑不与电容器并联的电抗器设备的杂散电容，及考虑电抗器的电阻对故障电流的影响。在故障发生前，电容器已充电至交流漉波器母线避雷器的缓波前过电压保护水平。单相接地故障的故
35、障点分为远区故障和近区故障：一般情况下，2km及以内的线路接地故障为近区故障，过电压波形一般表现为快波前过电压特性：2km以外的线路接地故障为远区故障，过电压波形一般表现为缓波前过电压特性。具体过电压特性需要根据实际仿真电压波形进行判定。接地故障最远一般考虑到50km处的线路接地故障。标引序号说明：Ci高压电容器：C2低压电容器；1.i,U电抗器；C电抗器的杂散电容;1.e,1.e电容器的杂散电感;R,R2电抗器的电阻；1.r接地故障等效电感;Fl,F2F交流滤波器避雷器。图5单相接地故障的典型等效工况示意图9.2.2 交流母线操作冲击交流母线操作冲击是模拟外部传递过来的操作波引起的滤波器过电
36、压，以双调谐滤波器为例，典型等效工况示意图见图6。故障回路宜考虑滤波器电容器的杂散电感，同时考虑不与电容器并联的电抗器设备的杂散电容，及考虑电抗器的电阻对故障电流的影响。考虑外部操作波作用下的滤波器各元件的暂态应力时，在换流器的交流侧引入标准缓波前过电压波，幅值为交流滤波器母线避雷器的缓波前过电压保护水平。标引序号说明：C1一一高压电容器：C2一低压电容器：1.i,1.2电抗器：C一电抗器的杂散电容:1.ei,1.电容器的杂散电瓶:R,R2电抗器的电阻；F,F,Fg一交流海波器避雷器。图6交流母线操作冲击波的典型等效工况示意图9.2.3 滤波器合闸在交流滤波器合闸瞬间，交流系统和其他滤波器会对
37、合闸的交流滤波器充电，在被合闸的滤波器上产生过电压。最严苛的工况为最后一组交流滤波器投入的工况。偏严考虑，交流滤波器在交流母线电压处于峰值时瞬间合闸，将出现最严重的过电压。典型等效工况示意图见图7。交流系统ABCA交流滤波器投切的典型等效工况示意图交流电网使用正弦电压源与等值阻抗串联模型来等效，等值阻抗考虑按交流系统最大短路电流水平计算。标引序号说明：1.,交流系统等值电感：R,交流系统等值电阻。图79.2.4 三相短路后故建恢复在交流系统三相短路后的故隙恢复过程中，交流电压快速恢复，并在交流母线上产生操作过电压和暂时过电压，进一步引起变压器饱和，增大系统侧的低次谐波，增大滤波器低次谐波应力。
38、典型等效工况示意图见图8。图中交流系统可按照交流系统的等值电源和等值阻抗考虑，换流变压器宜考虑其饱和特性。交流系统电压按交流系统最高运行电压考虑，交流系统短路容量按照最小短路容量考虑。交流系统采用正弦电压源与等效电感串联模型等效。在研究过电压时，仿真计算宜模拟在交流母线发生三相短路故障后，在故障清除和交流系统电压恢复期间，直流换流器未闭锁，且交流滤波器一直与交流母线相连的情况。在研究通过避雷器最大能量时，宜考虑到各种情况。其中最严重的情况是在故障发生后换流器闭锁，在故隙清除和交流系统电压恢复期间，滤波器一直与交流母线相连。标引序号说明：1.交流系统等值电感：R,交流系统等值电阻；P直流输电系统
39、的有功功率：Qa一一直流输电系统的无功功率：Ua一一直流输电系统的直流电压。图8三相短路后故障恢复的典型等效工况示意图9.25换流变换流变投入时产生的涌流包含大量的低次谐波，低次谐波被低通滤波器吸收，将使低通游波器应力增大，尤其是低通滤波器电阻器，该工况是其暂态能量的决定性工况。典型等效工况示意图见图9。图中交流系统可按照交流系统的等值电源和等值阻抗考虑，换流变压器宜考虑其饱和特性。偏严格考虑，换流变空载合闸的时刻为对应相电压过零点；交流系统电压按交流系统最高运行电压考虑，交流系统短路容量按照最小短路容量考虑。交流系统采用正弦电压源与等效电感串联模型等效。仿真计算宜模拟极在最大过负荷运行时，投
40、入另极换流变，并考虑在此过程中合理的交流滤波器投切组合。标引序号说明：1.o-交流系统等值电感；R交流系统等值电阻；Pa一直流输电系统的有功功率;Qa直流输电系统的无功功率:Uas一直流输电系统的直流电压。图9换流变空载投入的典型等效工况示意图9.2.6 直流极线接地故障该工况考虑了在直流侧极线过电压条件下发生直流滤波器电容器对地短路故障。典型等效工况示意图见图10。在故障发生前，电容器已充电至直流极线避雷器的缓波前过电压保护水平。此工况宜考虑直流系统的接地方式对过电压的影响，考虑站内直接接地、金属回线接地、接地极接地三种情况。计算避雷器最大能量时考虑两次直流极线全压重启动。极线对地短路故障的
41、故障点分为远区故障和近区故障：2km以内的线路接地故障为近区故障，过电压波形一般表现为快波前过电压特性；2km以外的线路接地故障为远区故障，过电压波形一般表现为缓波前过电压特性。具体的过电压特性需要根据实际仿真电压波形进行判定。接地故障最远一般考虑到50km处的线路接地故障。西接按地接地极接地金属回线按地标引序号说明：C1-高压电容器；C2低压电容器；1.iX2电抗器；Ca电抗器的杂散电容:1.e,1.e电容器的杂散电感;Ru,R12电抗器的电阻；1.r一一接地故障等效电感;Fan,Fae,Fas直流滤波器避雷器:R,接地极线路等效电阻;1.接地极线路等效电感;Rm金属回线等效电阻；1.m金属
42、回线等效电感。图10极线接地故障的典型等效工况示意图9.2.7直流极线操作冲击操作冲击主要是模拟外部传递过来的操作波引起的直流滤波器过电压。典型等效工况示意图见图11。考虑外部操作波作用下的直流滤波器各元件的暂态应力时，在直流极线上引入标准缓波前过电压波，幅值为直流极线避雷器的缓波前过电压保护水平。此工况宜考虑直流系统的接地方式对过电压的影响，考虑站内直接接地、金属回线接地、接地极接地三种情况。标引序号说明：C1-高压电容器：C2彳氐压电容器；1.i,1.2电抗器；C电抗器的杂散电容：1.e,1.e电容器的杂散电感；R,R2电抗器的电阻；Fat.Fa.Fas直流滤波器避雷器；Ro一一接地极线路
43、等效电阻；1.g接地极线路等效电感：Rm金属回线等效电阻：1.m金属回线等效电感。图11直流极线操作波的典型等效工况示意图附录A（资料性）2%统计CCOV计算示例A.1算例系统条件算例采用某标称直流电压为800kV的直流工程，交流侧电压为500kVo交流侧滤波器为双调谐滤波器，其参数见表A.1。表A.1交流滤波器参数表滤波器类型双调谐滤波器容量/MVar222C1F2.550U/mll12.835CF4.8711.2ZmIi9.290R500交流滤波器的电抗器主要次谐波电流值见表A.2oA.2交流滤波器电抗器主要次谐波电流值交流滤波器类型DT11/24元件1.l电抗器电感mH12.8359.290主要次谐波电流有效值An=l290.7292.1n=323.834.9n=553.160.8n=740.252.2n=929.747.8n=ll358.7822.1n=1310.046.6H=2351.035.7n=2534.018.3n=352.70.6n=373.40.7n=478.21.0n=497.70.8A.2避器的布方案图A.1表明避雷器的配置方案，所有避雷器均采用无间隙金属氧化物避雷器。标引序号说明：Ci高压电容器；C2低压电容器：1.1,1.2电抗器；R1一一电阻器：Faet,Fas直流滤波器避雷器。图A.1交流滤波器避器配A.3CcoVM根据表A.2中交流滤波器电抗器
