云广特高压直流负极换相失败与控制策略研究

云广±800kV特高压直流输电是全球首个特高压直流输电项目，其负极运行方式在电力系统中有特殊意义。换相失败是直流输电系统中的关键问题，尤其是在单极运行或负极运行时，其安全性直接影响整个系统的稳定。本文主要关注的是在云广特高压直流输电负极运行时，如何有效地判断和防止换相失败的发生。 换相失败的机理主要与晶闸管的特性有关。在六脉动换流器中，当一个桥臂换相结束后，如果新接入的晶闸管未能在反向电压期间完全恢复阻断能力，或者这个过程未能在反向电压消失前结束，就会发生换相失败。晶闸管的恢复时间取决于其极限熄弧角γmin，实际运行中，如果逆变器熄弧角γ小于γmin，即认为发生了换相失败。 换相失败的影响因素多样，包括变压器变比、电网故障状态以及保护动作时间等。研究表明，变压器变比的调整会影响换相失败的可能性，减小变比可避免换相失败，但过大的变比则可能导致故障。同时，不同类型的短路故障对换相失败的触发具有不同的敏感性：三相对称接地短路对换相失败的影响不大，而两相短路和单相接地短路在特定合闸角（如90°和270°）下更容易引发换相失败。此外，接地电阻的大小和故障持续时间对换相失败的发生有显著影响。 为了深入理解并控制这一问题，文中采用了PSCAD/EMTDC仿真程序，构建了基于云广±800kV特高压直流输电工程设计参数的精确仿真模型。通过模拟，研究人员得以观察和分析负极运行时换相失败的具体情况，从而提出针对性的预防措施和控制策略。 该研究不仅提供了对高压直流输电换相失败机理的深入理解，还通过实证分析提出了防止换相失败的有效方法，对于确保云广特高压直流输电系统的稳定运行具有重要的实践价值。未来的研究可能进一步优化控制算法，减少换相失败的风险，提升电力系统的整体效率和可靠性。