摘要：本文针对±420kV/2500MW柔性直流换流站目前尚无成熟运维经验情况，综合考虑±420kV/2 500MW柔性直流换流站主要特点，分析中性母线开关保护的采量、保护逻辑、动作后果及其缺陷，并针对其缺陷提出反措措施。

    0 引言
    国网湖北省电力公司2座±420kV/2 500MW柔性直流换流站将于2017年投运。该工程国内外电压等级最高、容量最大，尚无成熟运维经验，对运维人员要求高难度大；元件和设备数量多，智能化程度高，对运维人员的素质要求高；柔性直流换流站工程应用少，缺乏实际验证和经验总结，因此设计缺陷多，反措措施少。为此，本文综合考虑±420kV/2 500MW柔性直流换流站运维的主要特点，实际分析中性母线开关保护的采量、保护逻辑、动作后果，找出中性母线开关保护的缺陷，并提出反措措施，以便为±420kV/2 500MW柔性直流换流站的运维提供思路。

    1 柔性直流换流站主要特点
    1.1柔性直流输电组成机理
    柔性直流输电拓扑结构如图1所示。两端换流站均采用MMC换流器，实现2个交流电网的功率交换。
MMC换流器拓扑结构如图2所示，三相分别由上下桥臂组成，每个桥臂由N个半桥子模块SM和桥臂电抗器L1串联组成。



    半桥子模块SM由IGBT、直流电容C1、旁路晶闸管THY、旁路开关SW、电源供给、子模块控制器、阀基控制器（驱动板）、光纤通信和相应冷却系统组成。半桥子模块SM内部结构如图3所示。

    1.2半桥子模块SM运行机理
    半桥子模块SM运行时，依靠控制器控制T1、T2 IG-BT的通断，使端口A、B间的电压U.为Ul}或0。SM共有3种运行状态，见表1。

    1. 3 MMC运行机理
    MMC中每相有上下两桥臂，不考虑冗余，每个桥臂设有N个SM，每相有2N个SM，则有2N个SM在“投人”和“切除”状态（“闭锁”状态仅在故障或启动时运行）切换，从而使相单元的上下桥臂中点输出电压阶梯波，即不同电平数（电平数愈多，则愈接近正弦波），设电平数为nlevel，则有nlevel=N+1（N一般取偶数）。以A相为例，假设N=4，则nlevel = 5，如图4所示。上桥臂电压Upa细实线），下桥臂电压Una（细虚线），直流母线电压Udc（粗实线）。由基尔霍夫电压定律（KVL）有：



    假定上桥臂投人Nup个SM，下桥臂投人Ndown个SM，由图4和式（1）有Udc = Uc（Nup + Ndown）。在Uc有一定浮动（在此取平均值），Udc恒定时，Nup + Ndown=N，说明实际工程中稳定运行时MMC上下桥臂投人的SM数量互补。

    1.4柔性直流换流站SM数量
    ±420kV/2 500NIW柔性直流换流站工程中选定SM额定电压UC=1 680V，直流母线电压Udc= 2×420kV，各桥臂上的SM数量由直流电压和交流电压共同确定，MMC的每个桥臂能产生的电压应满足最大值为直流端电压，最小值为交流电压峰值，因此桥臂SM数应不少于k。

式中，Uac为交流电压峰值，实际工程中要求Uac = Udc/ 2、则k=Udc/Uc。因此，±420kV柔性直流换流站工程中单个桥臂500个SM，不含冗余，整流侧和逆变侧分别为12桥臂。

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