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我国电网发展的总方针—西电东送,南北互供,全国联网。基于这一总方针,我国电网提出建设由1000kV交流和±800kV直流输电系统构成的特高压电网发展目标。目前,在特高压的建设及运行方面尚缺乏经验,因此对特高压直流输电相关技术的研究显得尤为重要。
所谓谐波不稳定,是指当换流站附近出现扰动时,谐波振荡不易衰减甚至严重放大的一种现象,其将导致交流母线电压严重畸变,直流系统换相困难甚至闭锁运行。特高压直流(UHVDC)系统输送容量巨大、电压等级更高,其可能出现的谐波不稳定问题更加不容忽视。
本文介绍了谐波不稳定产生的原因及其分类,重点分别阐述了交/直流侧谐振及换流变压器铁芯饱和引起谐波不稳定的产生机理及其发生谐波不稳定的条件。并以某±800kV特高压直流输电工程为研究对象,采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,搭建起±800kV特高压直流输电系统模型。
在所建模型的仿真平台上,首先分析UHVDC系统单极、双极对称及双极不对称工况的运行特性,并讨论其与常规的±500kV直流系统的不同之处,表明±800kV特高压直流系统运行方式比±500kV直流系统更加灵活、可靠。然后针对交/直流侧谐振引起的谐波不稳定进行分析,结果表明,该系统整流侧在双极运行、极弱交流的情况下,外界扰动时交/直流侧形成互补谐振,满足谐波不稳定的条件,从而出现了谐波不稳定的现象。再针对换流变引起的谐波不稳定进行分析,结果表明在系统单极10%额定工况时,换流变铁芯饱和稳定因子为负值,此时外界扰动导致换流变铁芯严重饱和,系统出现谐波不稳定的现象。最后,提出在直流中线母线上安装基频阻波器并对直流滤波装置进行改进(增设2次谐波滤波器)的抑制谐波不稳定措施,并通过仿真结果说明,该方案可以达到有效缓解谐波不稳定的目的。