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张北±500 kV柔性直流输电系统是目前我国运行电压等级最高、容量最大的工程,对于创新引领柔性直流输电技术的发展具有里程碑意义。此柔性直流输电工程较目前已建成的柔直工程而言,有很多新的特征,也面临着很多挑战,其特征之一为直流侧采用架空输电线路,输电走廊出现雷击、短路等事件的概率激增,为此换流站直流侧进线段安装了直流断路器。由于雷电侵入波陡度大、频率高,对换流站设备(尤其是混合式直流断路器的IGBT等电力电子器件)的绝缘将产生较大威胁,严重时将导致换流站运行故障甚至是停电事故,而目前对于柔性直流输电系统换流站直流侧的雷电侵入波传播特性及侵入波对直流断路器的影响分析较为缺乏。为此本文以张北±500 kV MMC-HVDC柔直工程为背景,建立了含混合式直流断路器的双端±500 kV双极柔直架空线路仿真模型,仿真分析雷击杆塔顶端或输电线路时换流站直流侧雷电侵入波传播特性及其对混合式直流断路器支路绝缘的影响,论文的主要工作如下:(1)借助PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建了含混合式直流断路器的双端±500 kV双极柔直输电系统雷电侵入波计算模型,分析了换流站电气设备模型和绝缘参数,同时详细分析了混合式直流断路器支路器件参量,确定了反击/绕击侵入波计算时的雷电流源参数。(2)仿真分析了±500 kV双端柔直输电系统换流站反击/绕击雷电侵入波,且从严考虑站内设备雷电过电压,仿真计算时设定柔性直流输电系统为单极运行工况,研究了雷击位置、极线电压、接地电阻取值、输电线路绝缘水平对换流站雷电侵入波的影响,仿真计算结果表明为使站内设备过电压和绝缘裕度均满足工程配置需求,杆塔接地电阻不应高于10?,且直流侧输电线路绝缘串长为8.65 m时,需采取双直流极线避雷器绝缘配置方案。(3)依托上述工作,获得了换流站雷电侵入波最严重工况,进一步分析混合式直流断路器的支路阻抗频率特性和侵入波在断路器各支路中的分布特性,研究了直流断路器缓冲支路参数和断路器支路杂散电感等关键参数对RCD缓冲支路分流“窗口期”及固态开关支路径向各点对地过电压分布特性的影响规律。综合以上工作,得到了一系列规律性的仿真结论:混合式直流断路器的RCD支路将在一个“窗口期”内对雷电侵入波产生显著的分流作用,而RCD支路电容及断路器支路杂散电感可抑制RCD支路雷电冲击电流水平,随RCD支路电容增大,RCD支路冲击电流幅值增大、陡度降低,因此电容C的选择需综合考虑断路器开断性能、关断过电压峰值及RCD回路冲击电流水平的影响。本文的研究结论不仅为±500 kV高压柔直架空输电系统换流站绝缘配合及关键设备可靠性校验提供数据参考,还可为±500 kV柔直输电系统中混合式直流断路器的绝缘设计和器件选型提供边界条件,具有较强的工程指导意义。