基于模塊化多電平換流器的多端柔性直流系統(tǒng)接地方式

鄧旭，沈揚(yáng)，王東舉，周浩

(1.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州市310027;2.浙江省電力設(shè)計(jì)院，杭州市310012)

0 引言

隨著以風(fēng)電、太陽能等可再生能源為主的分布式發(fā)電的快速發(fā)展，以及海上風(fēng)電場、孤島供電等采用直流并網(wǎng)的需求，并且電力電子器件和相關(guān)控制技術(shù)的日新月異，多端柔性直流輸電技術(shù)越來越受重視［1-5］。

按照規(guī)劃，舟山多端柔性直流輸電工程將通過海底直流電纜將5個(gè)島嶼互聯(lián)，建成后將成為世界上第1個(gè)五端柔性直流輸電工程。該柔性直流輸電系統(tǒng)的直流額定電壓為±200 kV，采用半橋式模塊化多電平換流器(modular multi-level converter，MMC)的柔性直流輸電技術(shù)，計(jì)劃于2014年投運(yùn)。

模塊化多電平換流器采用子模塊級(jí)聯(lián)的形式，是新一代電壓源換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)者，與傳統(tǒng)的兩電平和三電平拓?fù)湎啾染哂兄C波含量小、開關(guān)頻率低、運(yùn)行損耗低等優(yōu)點(diǎn)［6-9］。目前國內(nèi)外已經(jīng)投入運(yùn)行的MMC型直流輸電工程僅有2項(xiàng)，分別是美國Trans Bay Cable工程和中國上海的南匯風(fēng)電場柔性直流輸電示范工程，但這2項(xiàng)工程均為兩端柔性直流輸電工程［10-13］。而舟山多端柔性直流輸電工程含有5個(gè)換流站，建成后將成為世界上首個(gè)五端柔性直流輸電工程，系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與以往的MMC型柔性直流輸電工程有較大不同。

接地方式是柔性直流輸電工程中必須首先解決的關(guān)鍵性問題，它為整個(gè)柔性直流系統(tǒng)提供參考電位，也是過電壓研究、絕緣配合設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)［14-15］。常規(guī)高壓直流輸電工程通常采用雙極結(jié)構(gòu)，從中性母線引出接地極［16-18］。而電壓源換流器型高壓直流輸電(voltage source converter based high voltage direct current，VSC-HVDC)為自然雙極結(jié)構(gòu)，無中性母線及接地極，其中兩電平VSC-HVDC直流側(cè)裝設(shè)分裂電容，聯(lián)結(jié)區(qū)交流場裝設(shè)濾波器，其接地可利用直流側(cè)的分裂電容引出接地。但是對(duì)于模塊化多電平換流器型高壓直流輸電系統(tǒng)(modular multilevelconverterhigh voltage directcurrent，MMCHVDC)，系統(tǒng)直流側(cè)沒有集中布置的電容，而是采用橋臂分布式電容的布置方式。因此，MMC-HVDC的接地方式將與常規(guī)高壓直流和兩電平電壓源換流器型高壓直流(VSC－HVDC)存在顯著差異。

目前關(guān)于柔性直流輸電系統(tǒng)接地方式的研究主要是基于 VSC-HVDC 工程［15，19］，對(duì)于 MMC 型的柔性直流輸電系統(tǒng)，由于其發(fā)展歷史較短，對(duì)MMC型的多端柔性直流輸電系統(tǒng)接地方式進(jìn)行相關(guān)研究的文獻(xiàn)很少。因此，非常有必要對(duì)基于MMC的多端柔性直流系統(tǒng)接地方式進(jìn)行研究。

為此，本文依托舟山多端柔性直流輸電工程，詳細(xì)分析了2種不同接地方式的優(yōu)缺點(diǎn)，確定了該工程五端換流站采用的接地方式，并分析直流側(cè)箝位電阻在直流系統(tǒng)中的作用，在此基礎(chǔ)上對(duì)該工程各換流站的過電壓與絕緣配合進(jìn)行研究，以得到五端換流站關(guān)鍵設(shè)備的過電壓和絕緣水平。

1 系統(tǒng)參數(shù)

舟山多端柔性直流輸電系統(tǒng)包含5個(gè)換流站:舟山、岱山、衢山、洋山和泗礁。各換流站之間的接線示意如圖1所示。該工程額定直流電壓為±200 kV，定海和岱山站的額定直流功率為400 MW和300 MW，其他3個(gè)站的額定直流功率均為100 MW。交直流系統(tǒng)的詳細(xì)參數(shù)如表1所示。

圖1 舟山多端柔性直流工程系統(tǒng)接線示意圖Fig.1 Zhoushan MMC-HVDC power transmission project

表1 舟山多端柔性直流輸電系統(tǒng)參數(shù)Tab.1 System parameters of Zhoushan MMC-HVDC project

考慮到換流站交流側(cè)接入為110 kV及以上系統(tǒng)，為了隔離交流系統(tǒng)不對(duì)稱故障產(chǎn)生的零序分量，220 kV聯(lián)結(jié)變壓器網(wǎng)、閥側(cè)繞組采用Yn/Δ接線，110 kV聯(lián)結(jié)變壓器網(wǎng)、閥側(cè)繞組采用Y/Y接線。每個(gè)換流站設(shè)1臺(tái)聯(lián)結(jié)變，主要參數(shù)見表2。

表2 聯(lián)結(jié)變壓器主要參數(shù)Tab.2 Main parameters of converter transformer

橋臂電抗器是換流站的關(guān)鍵設(shè)備，它是柔性直流輸電系統(tǒng)與交流系統(tǒng)之間功率交換的紐帶，它對(duì)換流器的功率輸送能力、有功功率與無功功率的控制都有影響。該工程五端換流站橋臂電抗器的電感值參數(shù)如表3所示。

表3 橋臂電抗器主要參數(shù)Tab.3 Main parameters of converter reactor

直流平波電抗器主要用于削減直流側(cè)諧波，減緩直流電壓和電流的波動(dòng)，在每個(gè)換流站正負(fù)極分別安裝1臺(tái)直流平波電抗器，電感值均為20 mH。

2 接地方式類型

接地方式是MMC-HVDC工程應(yīng)用中亟待解決的關(guān)鍵性問題之一，它為整個(gè)直流系統(tǒng)提供參考電位，同時(shí)也是換流站過電壓計(jì)算和進(jìn)行換流站絕緣配合的基礎(chǔ)，直接關(guān)系著換流站設(shè)備的絕緣水平。對(duì)于舟山多端柔性直流輸電系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)有的相關(guān)研究成果，理論上可行的接地方式主要有2種:(1)聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流場采用星形電抗+中性點(diǎn)電阻接地的方式;(2)Y/Y型聯(lián)結(jié)變+閥側(cè)繞組中性點(diǎn)電阻接地方式。2種接地方式示意如圖2～3所示。圖中中性點(diǎn)接地電阻的作用是為了限制入地電流大小。

圖2 星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻方式示意圖Fig.2 Star ground reactance with neutral grounding resistor

圖3 Y/Y型聯(lián)結(jié)變+閥側(cè)線圈中性點(diǎn)接地電阻方式示意圖Fig.3 Converter transformer with Y/Y winding and neutral grounding resistor

2.1 聯(lián)結(jié)變閥側(cè)星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻方式

聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流場星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻的接地方式是在聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流場設(shè)置3個(gè)單相電抗，并在其中性點(diǎn)加接地電阻的方式，如圖2所示。首先，為了避免直流偏磁問題，星形電抗采用3個(gè)單相干式電抗器;其次，從無功角度考慮，星形電抗值取得過小則消耗無功過多，對(duì)換流站無功運(yùn)行范圍產(chǎn)生較大影響，使得換流站對(duì)交流電網(wǎng)的容性無功補(bǔ)償能力大大下降，減弱了交流電壓的調(diào)節(jié)能力。綜上考慮，該工程星形電抗消耗的無功不應(yīng)超過額定有功功率的20%，因此電抗值不能取的太小。另外，還需滿足接地裝置投切過程中交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定等要求，仿真計(jì)算結(jié)果表明，換流站星形電抗器取值適當(dāng)增大，可以減少啟動(dòng)及閉鎖時(shí)對(duì)周邊交流電網(wǎng)電壓的影響。但電抗取值過大則制造安裝困難，根據(jù)廠家針對(duì)舟山多端柔性直流工程特殊研制的干式電抗器資料，每臺(tái)1.5 H的211 kV干式電抗器尺寸和質(zhì)量已達(dá)到:直徑約4.5 m，高約6 m，質(zhì)量約9 t。因此，換流站星形電抗器的電感值應(yīng)取一個(gè)合適的值。

此外，由于衢山、洋山和泗礁換流站接入110 kV交流系統(tǒng)，交流系統(tǒng)較弱。換流站接地裝置如采用星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻的方式，則在換流站啟動(dòng)過程中的充電初始狀態(tài)和換流站閉鎖過程中，換流閥處于閉鎖階段，需要由交流電網(wǎng)承擔(dān)接地裝置消耗的大量無功功率。而110 kV交流系統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置難以補(bǔ)償接地裝置的無功需求，從而導(dǎo)致交流系統(tǒng)電壓將被拉低。接地裝置消耗的無功功率主要取決于接地裝置電抗器的電感值，因此接地裝置電抗器取值大小對(duì)換流站啟動(dòng)及閉鎖過程中交流系統(tǒng)電壓的波動(dòng)幅值影響較大。對(duì)于這些換流站，為滿足交流系統(tǒng)電壓波動(dòng)要求，可采用較大的電抗器，但是電抗器取得過大會(huì)帶來制造、安裝上的困難。因此，這些換流站的接地裝置不適合采用星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻的形式，需要采用其他接地方式。

綜合考慮上述因素，定海、岱山換流站交流側(cè)接入220 kV系統(tǒng)，系統(tǒng)較強(qiáng)，推薦采取聯(lián)結(jié)區(qū)星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻的形式，并且星形電抗取值3 H，但由于制造困難，每相電抗由2臺(tái)1.5 H的電抗串聯(lián)組成。中性點(diǎn)接地電阻取1 kΩ。

衢山、洋山和泗礁換流站交流側(cè)接入110 kV系統(tǒng)，系統(tǒng)較弱，換流站啟動(dòng)、退出、故障等接地裝置投切時(shí)交流110 kV系統(tǒng)電壓波動(dòng)較大，因此這些換流站，不采用這種接地方式。

2.2 Y/Y型聯(lián)結(jié)變+中性點(diǎn)接地電阻方式

根據(jù)前文分析可知，對(duì)于衢山、洋山和泗礁換流站，聯(lián)結(jié)變壓器網(wǎng)側(cè)接入110 kV交流系統(tǒng)，接地裝置不適合采用星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻的形式，需要采用其他接地方式。

對(duì)于第2種接地方式，即換流站聯(lián)結(jié)變采用Y(網(wǎng)側(cè))/Y(閥側(cè))接線組別，聯(lián)結(jié)變閥側(cè)繞組采用中性點(diǎn)通過電阻接地的方式，該接地方式下?lián)Q流站交流系統(tǒng)不存在因電抗器消耗無功導(dǎo)致電壓波動(dòng)的問題，因此衢山、洋山和泗礁換流站可以采取該種接地方式。但是，在該接地方式下，換流站正常工作時(shí)，由于參數(shù)誤差引起直流不平衡電流會(huì)長期流經(jīng)聯(lián)結(jié)變中性點(diǎn)。而且當(dāng)直流側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，聯(lián)結(jié)變中性點(diǎn)也會(huì)流過短路電流直流分量。聯(lián)結(jié)變中性點(diǎn)直流電流通過會(huì)引起直流偏磁，使變壓器鐵心半周飽和，引起變壓器震動(dòng)加劇，噪音增加，降低變壓器效率，縮短變壓器壽命，產(chǎn)生大量諧波，降低電壓質(zhì)量［20-23］。為了減小中性點(diǎn)入地電流的大小，可以在中性點(diǎn)安裝1只接地電阻來限制入地電流的大小，從而減小入地電流對(duì)系統(tǒng)造成的影響。當(dāng)電阻取得過大則整個(gè)系統(tǒng)近似不接地，無法實(shí)現(xiàn)其為整個(gè)換流站提供參考電位的功能，因此接地電阻值不能太大。

綜合考慮上述因素，該工程衢山、洋山和泗礁換流站采用Y/Y型聯(lián)結(jié)變+中性點(diǎn)接地電阻的接地方式，并且中性點(diǎn)接地電阻取為2 kΩ。

3 直流側(cè)箝位電阻的作用分析

基于MMC的多端柔性直流輸電系統(tǒng)中的直流側(cè)箝位電阻如圖4所示，直流側(cè)通過2個(gè)大電阻接地。直流側(cè)箝位電阻的主要作用是:一方面通過箝位電阻箝位兩極的直流電壓，使直流極線正負(fù)極電壓保持對(duì)稱;另一方面可提供直流系統(tǒng)的電位參考點(diǎn)。

圖4 直流側(cè)箝位電阻方式示意圖Fig.4 DC clamp resistance

箝位電阻的性能與箝位電阻參數(shù)選取密切相關(guān)，箝位電阻取值越小，接地效果越明顯，故障后系統(tǒng)恢復(fù)越快。但是電阻取得過小，由于直流電壓較高，從而導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)損耗較大，影響系統(tǒng)綜合效益;當(dāng)電阻取得過大則相當(dāng)于不接地，無法實(shí)現(xiàn)其箝位作用，因此，需選取一個(gè)合適的電阻值。綜合考慮上述因素，并參考仿真結(jié)果，該工程各換流站的直流箝位電阻取8 MΩ。

與前文第2節(jié)提出的換流站接地方式不同，前文的接地裝置位于聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流系統(tǒng)，主要是為直流系統(tǒng)提供參考電位。而直流側(cè)箝位電阻位于直流線路側(cè)，主要起直流箝位作用，保持直流極線正負(fù)極電壓對(duì)稱。

4 換流站設(shè)備的過電壓與絕緣配合

4.1 避雷器布置及參數(shù)

換流站系統(tǒng)的安全運(yùn)行離不開過電壓保護(hù)裝置，根據(jù)以往直流輸電工程的經(jīng)驗(yàn)，主要通過安裝無間隙金屬氧化物避雷器來保護(hù)換流站設(shè)備。換流站的避雷器布置直接關(guān)系到換流站設(shè)備在各種操作及故障下能否安全可靠運(yùn)行，同時(shí)對(duì)工程的造價(jià)也會(huì)有重要影響。根據(jù)長期以來國內(nèi)外直流輸電工程所積累的絕緣配合經(jīng)驗(yàn)，換流站避雷器配置主要遵循以下原則:(1)換流站交流側(cè)產(chǎn)生的過電壓主要由交流側(cè)的避雷器進(jìn)行限制;(2)換流站直流側(cè)產(chǎn)生的過電壓主要由直流側(cè)避雷器進(jìn)行限制;(3)對(duì)于換流站內(nèi)重要設(shè)備，通常在其兩端并聯(lián)1支避雷器進(jìn)行保護(hù)。

根據(jù)上述避雷器布置原則，并結(jié)合近年來國內(nèi)外相關(guān)MMC型直流輸電工程所積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)，如美國的Trans Bay Cable工程和中國上海的南匯風(fēng)電場柔性直流輸電示范工程中換流站避雷器的布置方案，可確定舟山多端柔性直流輸電工程換流站的避雷器詳細(xì)布置方案。由于每個(gè)換流站的避雷器布置基本相同，限于篇幅，本文僅列出定海換流站的避雷器布置，如圖5所示。圖5中不同區(qū)域避雷器的定義如表4所示，避雷器的基本參數(shù)如表5所示。

表4 柔性直流輸電系統(tǒng)換流站避雷器定義Tab.4 Arrester’s definition for converter stations of MMC-HVDC

4.2 換流站設(shè)備的過電壓與絕緣水平

4.2.1 過電壓水平

圖5 定海換流站避雷器布置方案Fig.5 Arrester configuration of Dinghai converter station

表5 換流站避雷器主要參數(shù)Tab.5 Main parameters of arresters for converter stations

換流站關(guān)鍵設(shè)備包括聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)、聯(lián)結(jié)變閥側(cè)、平波電抗器閥側(cè)和平波電抗器網(wǎng)側(cè)設(shè)備。對(duì)于聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)交流設(shè)備，主要由聯(lián)結(jié)變壓器網(wǎng)側(cè)交流避雷器A保護(hù)，該區(qū)域的設(shè)備與常規(guī)220 kV或110 kV交流系統(tǒng)相同，該處設(shè)備的過電壓與常規(guī)交流系統(tǒng)也基本類似，本文不再贅述。對(duì)于聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流設(shè)備，當(dāng)發(fā)生聯(lián)結(jié)變閥側(cè)單相接地、相間短路、三相接地和橋臂電抗器閥側(cè)單相接地等故障時(shí)會(huì)在這些設(shè)備上產(chǎn)生較大過電壓，分別對(duì)上述故障進(jìn)行仿真計(jì)算，并找出五端換流站該區(qū)域設(shè)備在上述故障下最嚴(yán)重的過電壓，最嚴(yán)重過電壓計(jì)算結(jié)果如表6所示。對(duì)于換流站直流側(cè)設(shè)備，包括平波電抗器閥側(cè)和網(wǎng)側(cè)的相關(guān)設(shè)備，當(dāng)發(fā)生直流極線接地和平波電抗器閥側(cè)直流母線接地故障時(shí)會(huì)在相關(guān)設(shè)備上產(chǎn)生較大過電壓，分別對(duì)上述各種典型故障進(jìn)行仿真計(jì)算，找出最嚴(yán)重的過電壓。換流站關(guān)鍵設(shè)備的過電壓計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表6 換流站設(shè)備的過電壓水平Tab.6 Overvoltage of converter station equipment kV

4.2.2 設(shè)備絕緣水平

在多端柔性直流輸電系統(tǒng)中，換流站設(shè)備的絕緣水平直接關(guān)系到整個(gè)工程的造價(jià)。設(shè)備的絕緣水平與設(shè)備絕緣裕度直接相關(guān)，不同設(shè)備由于所處位置以及在換流站中的重要性不同，對(duì)絕緣裕度的要求也不同，因此選擇合適的設(shè)備絕緣裕度至關(guān)重要。由于舟山多端柔性直流輸電工程為世界上第1個(gè)基于MMC型的五端柔性直流輸電工程，目前尚未見到相關(guān)資料對(duì)換流站設(shè)備絕緣裕度選取的專門論述，并且已有的MMC型直流輸電工程的投運(yùn)時(shí)間并不長，缺少長期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。但是，國內(nèi)外常規(guī)高壓直流輸電工程經(jīng)過不斷發(fā)展，已積累了相當(dāng)豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，關(guān)于設(shè)備絕緣裕度的選取也已形成相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［24］。另外，除換流閥和換流變外，多端柔性直流輸電系統(tǒng)中換流站的其他交直流設(shè)備基本與高壓直流輸電工程相似，只是設(shè)備參數(shù)上的差異?；谝陨峡紤]，本文建議在選取多端柔性直流輸電系統(tǒng)換流站設(shè)備絕緣裕度時(shí)，可以參照常規(guī)高壓直流輸電工程的經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。表7為本工程推薦的換流站設(shè)備絕緣裕度。

根據(jù)上述確定的換流站相關(guān)避雷器的保護(hù)水平以及設(shè)備絕緣裕度，可以確定換流站關(guān)鍵設(shè)備的絕緣水平。五端換流站聯(lián)結(jié)變壓器網(wǎng)側(cè)交流系統(tǒng)存在較大差別，定海、岱山站網(wǎng)側(cè)交流系統(tǒng)額定電壓為220 kV，衢山、洋山和泗礁換流站的網(wǎng)側(cè)交流系統(tǒng)額定電壓為110 kV。根據(jù)前文分析知聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)設(shè)備與常規(guī)交流系統(tǒng)類似，因此設(shè)備的絕緣水平可參照常規(guī)交流系統(tǒng)選取，對(duì)于交流220 kV和110 kV電氣設(shè)備，首先考慮雷電沖擊耐壓，設(shè)備的絕緣水平如表8所示。

表7 舟山多端柔性直流工程換流站設(shè)備絕緣裕度Tab.7 Equipment insulation margins of converter stations in Zhoushan VSC-HVDC project

由上述計(jì)算結(jié)果可知，對(duì)于定海和岱山換流站，即聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)交流母線及設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平推薦為950 kV，對(duì)于衢山、洋山和泗礁換流站，聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)交流母線及設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平推薦為450 kV。

表8 舟山多端直流工程聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)設(shè)備絕緣水平Tab.8 Equipments insulation levels at system side of converter transformer in Zhoushan VSC-HVDC project

對(duì)于五端換流站聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流設(shè)備及直流設(shè)備，系統(tǒng)額定電壓相同，根據(jù)前文確定的避雷器保護(hù)水平和設(shè)備絕緣裕度，可以計(jì)算得到各設(shè)備的絕緣水平，如表9所示。

表9 舟山多端柔性直流輸電工程換流站聯(lián)結(jié)變閥側(cè)及直流關(guān)鍵設(shè)備的絕緣水平Tab.9 Equipment insulation levels at valve side and DC switchyard in Zhoushan VSC-HVDC project

由上述計(jì)算結(jié)果可知:

(1)根據(jù)計(jì)算可以得到的五端換流站聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流母線的雷電和操作沖擊絕緣水平分別為625 kV和511 kV，在設(shè)計(jì)時(shí)留有一定的絕緣裕度，在確定設(shè)備最終的絕緣水平時(shí)，可將計(jì)算值往上取整作為推薦值，故推薦聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流母線的雷電和操作沖擊絕緣水平為650 kV(或取更高一級(jí)絕緣水平750 kV)和550 kV。

(2)根據(jù)計(jì)算可以得到的五端換流站200 kV直流母線的雷電和操作沖擊絕緣水平分別為541 kV和478 kV，因此可以推薦換流站200 kV直流母線的雷電沖擊絕緣水平和操作沖擊絕緣水平分別取為650 kV(或取更高一級(jí)絕緣水平750 kV)和550 kV。

5 結(jié)論

(1)基于MMC的多端柔性直流系統(tǒng)接地方式主要有2種:聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流場采用星形電抗+中性點(diǎn)電阻的接地方式、Y/Y型聯(lián)結(jié)變+中性點(diǎn)接地電阻的接地方式。聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流場采用星形電抗+中性點(diǎn)電阻的接地方式適用于強(qiáng)交流接入系統(tǒng)，由于定海、岱山站交流側(cè)接入220 kV交流系統(tǒng)，系統(tǒng)較強(qiáng)，因此推薦采取該接地方式，并且星形電抗取值為3 H，每相電抗由2臺(tái)1.5 H的電抗串聯(lián)組成，中性點(diǎn)接地電阻取1 kΩ。對(duì)于衢山、洋山和泗礁換流站，由于換流站接入的交流系統(tǒng)較弱，如采用聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流場星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻的接地方式，則換流站啟動(dòng)、退出、故障等接地裝置投切時(shí)交流110 kV系統(tǒng)的電壓波動(dòng)較大，因此不推薦采取該種接地方式。對(duì)于這幾個(gè)換流站，推薦采取Y/Y型聯(lián)結(jié)變+中性點(diǎn)接地電阻的接地方式，該接地方式不存在電壓波動(dòng)問題，但是直流不平衡電流會(huì)長期流經(jīng)聯(lián)結(jié)變中性點(diǎn)，導(dǎo)致直流偏磁。為了限制入地電流大小，可在中性點(diǎn)安裝1只接地電阻，并且在該工程中，對(duì)于衢山、洋山和泗礁換流站，換流站的中性點(diǎn)接地電阻取為2 kΩ。

(2)與聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流場星形電抗+中性點(diǎn)接地電阻、Y/Y型聯(lián)結(jié)變+中性點(diǎn)接地電阻等2種接地方式的原理不同，直流側(cè)箝位電阻位于換流站直流線路側(cè)，主要起直流箝位作用，保持直流極線正負(fù)極電壓對(duì)稱;另外也可為直流系統(tǒng)提供電位參考點(diǎn)。

(3)在確定各換流站接地方式的基礎(chǔ)上，搭建了舟山多端柔性直流輸電系統(tǒng)仿真模型，仿真計(jì)算了換流站的過電壓水平，并根據(jù)過電壓計(jì)算結(jié)果確定了換流站關(guān)鍵設(shè)備的絕緣水平。對(duì)于換流站聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)交流母線及設(shè)備，定海和岱山換流站聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)為220 kV交流系統(tǒng)，設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平取為950 kV;衢山、洋山和泗礁換流站聯(lián)結(jié)變網(wǎng)側(cè)為110 kV交流系統(tǒng)，相關(guān)設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平取為450 kV。五端換流站聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流母線的雷電和操作沖擊絕緣水平推薦為650 kV(或取更高一級(jí)絕緣水平750 kV)和550 kV;200 kV直流母線的雷電沖擊絕緣水平和操作沖擊絕緣水平取為650 kV(或取更高一級(jí)絕緣水平750 kV)和550 kV。

［1］胡靜，趙成勇，翟曉萌.適用于MMC多端高壓直流系統(tǒng)的精確電壓裕度控制［J］.電力建設(shè)，2013，34(4):1-7.

［2］周浩，沈揚(yáng)，李敏，等.舟山多端柔性直流輸電工程換流站絕緣配合［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2013，37(4):879-890.

［3］Weixing L，Boon-Tech O.DC overvoltage control during loss of converter in multiterminal voltage-source converter-based HVDC(M-VSC-HVDC)［J］.IEEE Transactions on Power Delivery，2003，18(3):915-920.

［4］Hongbo J，Ekstrom A.Multiterminal HVDC systems in urban areas of large cities［J］.IEEE Transactions on Power Delivery，1998，13(4):1278-1284.

［5］胡航海，李敬如，楊衛(wèi)紅，等.柔性直流輸電技術(shù)的發(fā)展與展望［J］.電力建設(shè)，2011，32(5):62-66.

［6］湯廣福，賀之淵，騰樂天，等.電壓源換流器高壓直流輸電技術(shù)最新研究進(jìn)展［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2008，32(22):39-44，89.

［7］馬為民，蔣維勇，李亞男.大連柔性直流輸電工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.電力建設(shè)，2013，34(5):1-5.

［8］丁冠軍，湯廣福，丁明，等.新型多電平電壓源換流器模塊的拓?fù)錂C(jī)制與調(diào)制策略［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2009，29(36):1-8.

［9］韋延方，衛(wèi)志農(nóng)，孫國強(qiáng)，等.適用于電壓源換流器型高壓直流輸電的模塊化多電平換流器最新研究進(jìn)展［J］.高電壓技術(shù)，2012，38(5):1243-1250.

［10］喬衛(wèi)東，毛穎科.上海柔性直流輸電示范工程綜述［J］.華東電力，2011，39(7):1137-1140.

［11］湯廣福.高壓直流輸電裝備核心技術(shù)研發(fā)及工程化［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2012，36(1):1-6.

［12］Teeuwsen S P.Modeling the Trans Bay Cable Project as voltagesourced converter with modular multi-level converter design［C］//Power and Energy Society General Meeting.San Diego，CA:IEEE，2011:1-8.

［13］王姍姍，周孝信，湯廣福，等.交流電網(wǎng)強(qiáng)度對(duì)模塊化多電平換流器 HVDC 運(yùn)行特性的影響［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2011，35(2):17-24.

［14］趙成勇，陳曉芳，曹春剛，等.模塊化多電平換流器HVDC直流側(cè)故障控制保護(hù)策略［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35(23):82-87.

［15］楊杰，鄭健超，湯廣福，等.電壓源換相高壓直流輸電系統(tǒng)接地方式設(shè)計(jì)［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2010，30(19):14-19.

［16］朱藝穎.多個(gè)特高壓直流系統(tǒng)共用接地極的研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2007，31(10):22-27.

［17］Deng Xu，Wang Dongju，Zhou Hao，et al.Insulation coordination of±800 kV UHVDC Xiluodu converter station［J］.High Voltage Engineering，2012，38(12):3198-3205.

［18］彭暢，溫家良，馬國華，等.特高壓直流輸電系統(tǒng)中直流轉(zhuǎn)換開關(guān)的電流轉(zhuǎn)換分析與仿真［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，31(36):1-7.

［19］管敏淵，徐政.兩電平 VSC-HVDC系統(tǒng)直流側(cè)接地方式選擇［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，33(5):55-60.

［20］楊光亮，邰能靈，鄭曉冬，等.±800 kV特高壓直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)分析［J］.高電壓技術(shù)，2012，38(12):3277-3283.

［21］張雪松，黃莉.基于PSCAD/EMTDC的變壓器直流偏磁仿真研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，40(19):78-84.

［22］楊永明，劉行謀，陳濤，等.特高壓直流輸電接地極附近的土壤結(jié)構(gòu)對(duì)變壓器直流偏磁的影響［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2012，36(7):26-32.

［23］李長云，李慶民，李貞，等.基于雙重保護(hù)拓?fù)涞淖儔浩髦绷髌乓种拼胧跩］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2012，32(1):71-75.

［24］GB/T 311.3—2007絕緣配合第3部分:高壓直流換流站絕緣配合程序［S］.