李 伟

（国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077）

±500 kV换流站谐波发射特性对湖北电网的影响研究

李 伟

（国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077）

在大量实测湖北电网多座±500 kV换流站谐波发射特性的基础上，选取一座典型的换流站为基础进行实测数据分析，介绍了换流站的谐波测试方法，分析了各个运行工况下的谐波数据，总结了换流站的谐波发射特性对交流电网的主要影响因素，为换流站滤波器的设计及交流电网的安全运行提供价值。

谐波；整流阀；滤波器；换流站

0 引言

±500 kV换流站作为湖北电网500 kV网架结构中主要的谐波源，其六脉动的整流阀厅产生的6N±1次谐波在500 kV网络中占有较大比例。谐波和滤波问题在直流输电工程设计[1-3]及投资的经济性方面有重要地位，而且对交/直流系统的正确可靠运行和设备的安全又产生重要影响，因此，结合换流站无功补偿设备及滤波器的投退方式，实地测试分析换流站对交流电网的谐波发射水平有重要的研究意义。

1 试验背景

换流站的电气主接线图如图1所示。

站内无功补偿装置主要是交流滤波器、并联电容器，4组HP11/13、2组HP24/36，没有分大组，每组独立挂在母线上。无功补偿装置额定电压525 kV，额定容量67 Mvar。

在测试期间是完整双极运行方式，满负荷1 200 MW左右和50%负荷630 MW左右交替运行。9月13日测试葛岗线，9月14～18日同时测试葛安Ⅰ回、峡葛Ⅳ回、极Ⅰ换流变三个点，9月19日测试极Ⅱ换流变。满负荷运行工况下，站内所有滤波器4组HP11/13、2组24/36滤波器全部投入，50%负荷运行工况下退2组滤波器，只投入2组HP11/13、2组24/36滤波器。换流站内运行工况记录见表1，谐波电压测试数据见表2。

2 引起电能质量问题的关联性分析

整个测试期间，换流变在满负荷和50%负荷之间切换，换流变的电流曲线图如图2所示。

图1 换流站的电气主接线图Fig.1 Electric main wiring diagram of converter station

表1 换流站运行方式记录表Tab.1 Operation mode record list of converter station

表2 母线谐波电压Tab.2 Harmonic voltage of bus

图2 极I换流变交流侧三相电流有效值曲线图Fig.2 Effective value curve of three-phase current of AC side of pole changing I

所有电能质量指标数据都合格，其中谐波电压总畸变率最大的B相，谐波含量 1.59%，在合格范围内。主要的谐波含量是3次、5次、11次、13次，其中11次、13次谐波含量分别为0.81%、0.14%，属于换流站整流阀厅的特征谐波。

换流站在满负荷运行期间，6组滤波器全投，母线谐波电压含量为1.4%，换流变主要特征谐波是11次谐波电流30 A，占基波比例为4%,13次谐波电流20 A，占基波比例为2.8%。

换流站在50%负荷运行期间退两组HP11/13滤波器，投入两组HP11/13、两组HP24/36滤波器，母线电压谐波含量是1.6%，换流变主要特征谐波是11次谐波电流33 A，含量为8%，13次特征谐波21 A，含量为5%。具体比对数据如表3和表4所示。

表3 母线谐波电压对比表Tab.3 Bus harmonic voltage comparison table

表4 换流变谐波电流对比表Tab.4 Comparison table of commutation harmonic current

从表4的对比可以看出换流站50%负荷工况下，谐波含量明显比满负荷工况下要大，主要特征谐波中，11次和13次谐波电流绝对值没有明显的变化都是30 A和20 A左右，但是占基波电流的比例分别由满负荷工况下的4%和2.8%增加到50%负荷下的8%和5%，导致11次和13次的谐波电压含量几乎提高了一倍。说明换流站的谐波的变化主要来自12脉动的整流阀厅，50%负荷工况比满负荷工况下谐波含量增加的原因是退出了两组HP11/13滤波器，在换流站电源容量减小的情况下，阀厅产生的谐波电流并未减小导致换流站交流场谐波电压明显变大，这一对比数据说明换流站在滤波器的投退方式需要改善，来控制交流场的谐波含量在稳定范围内。

3 结论

换流站50%负荷工况下，谐波电压总畸变率为1.6%比满负荷工况谐波总畸变率1.4%要大，主要特征谐波中，11次和13次谐波电流占基波含量由满负荷的4%和2.8%增加到8%和5%，主要原因是在50%负荷工况下换流站退掉两组HP11/13滤波器，导致谐波含量有所增加。建议对换流站HP11/13滤波器的投退方式进行改善，应考虑交流侧母线谐波含量（需要进行无功平衡计算和相关测试），控制换流站交流场的谐波含量在一稳定范围内,防止小方式工况下，交流场谐波电压超标。

（References）

[1] 刘振亚.特高压直流输电线路[M].北京：中国电力出版社，2009.LIU Zhenya.UHVDC transmission line[M].Beijing:China Electric Power Press,2009.

[2] 赵婉君.高压直流输电工程技术[M].北京：中国电力出版社,2004.ZHAO Wanjun.HVDC transmission engineering technol⁃ogy[M].Beijing:China Electric Power Press,2004.

[3] 张文亮，于永清，李光范，等.特高压直流技术研究[J].中国电机工程学报,2007,27（22）:1-7.ZHANG Wenliang,YU Yongqing,LI Guangfan,et al.Study on UHVDC technology[J].Proceedings of the Chinese So⁃ciety of Electrical Engineering,2007,27(22):1-7.

Research on±500 kV Converter Station Harmonic Emission Characteristics Impact of Hubei Power Grid

LI Wei
(State Grid Hubei Electric Power Research Institute,Wuhan Hubei 430077,China)

Based on a large data of measured Hubei power grid harmonic emission characteristics of±500 kV converter stations,selecting a typical station based on the data analysis,the converter station harmonic test method is introduced,the harmonic data in various operating conditions are analyzed,the main influence factors of harmonic emission characteristics of converter station on AC power grid are summarized.The analysis results have important reference value for the design of converter filter and the safe operation of AC power grid.

harmonic;rectifier valve;filter;converter station

TM721；TM711

A

1006-3986(2016)12-0025-03

10.19308/j.hep.2016.12.006

2016-11-19

李 伟(1985),男,湖北仙桃人，硕士，高级工程师。