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随着天广、贵广I、贵广Ⅱ、三广和云广高压直流输电线路的逐步建成,南方电网成为电气距离较近的多馈入交直流混合输电电网。交直流系统之间的相互作用在某些不利的条件下会严重影响系统的稳定性。换相失败是直流输电系统发生概率较高的故障之一。换相失败主要原因是交流系统故障使得逆变侧换流母线电压下降。在一定的条件下,有些换相失败可以自动恢复。但是如果发生两次或多次连续换相失败,换流阀就会闭锁,中断直流系统的输电通道,在严重的情况下可能会出现多个逆变站同时发生换相失败,甚至导致电网崩溃。研究直流输电系统的换相失败,并提出预防换相失败的措施,有非常重要的现实意义。
本文根据晶闸管特性详细分析换流阀的换相过程,从而得出逆变器换相失败对交直流系统的影响。换相失败一般发生在逆变侧,逆变侧故障容易引发换相失败,主要影响因素有直流系统内部故障、交流系统强度和短路比等。换相失败的判断方法有两种,一种是最小电压降落法,另一种是关断余裕角判断法。关断余裕角与换相电压、直流电压、直流电流、超前触发角有关,而且每个变量的变化对关断余裕角的影响大小不同。另外直流控制方式、交流系统电压波形的畸变也会对换相过程造成一定的影响。
本文利用MATLAB仿真软件为工具,对导致交直流混合输电系统发生换相失败的各种因素进行仿真。仿真结果表明,当交流系统较弱、桥臂发生短路故障、逆变侧发生单相和三相故障时容易发生换相失败。在仿真基础上提出一些减少和避免换相失败的措施。