[发明专利]高压柔性直流换流阀支撑绝缘子串联电压均衡方法

权利要求书

1.一种高压柔性直流换流阀支撑绝缘子串联电压均衡方法，其特征在于，基于电压源换流器的柔性直流输电技术电压等级从±30kV不断提升到±800kV的同时，换流阀结构也发生了很大改变，起着支撑和绝缘作用的绝缘子因其工作电压增高，单根绝缘子支撑已经满足不了工程需求，只能是多根绝缘子用简单的机械连接组成绝缘子串来解决；实际在换流阀阀塔内部有多根的绝缘子串进出冷却水管，绝缘子串的电导率影响换流阀阀塔内部电位分布，相当于一个数值大的电阻，导致整体电位呈现均匀线性分布；在换流阀中，水管成为一个均压手段；水路钳制方法是通过在水管上增加与绝缘子串金属部分的连接点，绝缘子串上电压分布以水路自身的大电阻与杂散电容进行电路等效，绝缘子串上电压分布通过电路等效计算得到结果；具体包括以下内容：

步骤1：在水管合适的位置增加与绝缘子串金属部分的连接点，通过水路自身的大电阻与均匀线性电压分布特性影响杂散电容的自然分压结果；

步骤2：采用电路等效计算方法，计算优化后的电压分配情况；具体是：设绝缘子串的金属部分与周围的导体形成三种类型的杂散电容C₁、C₂和C₃；其中C₁是屏蔽罩、阀模块与中层金属之间的杂散电容，C₂是中层金属与接地底座之间的杂散电容，C₃是屏蔽罩、阀模块与接地底座之间的杂散电容；未钳制前的水路可以等效成一个阻值大的电阻R，在水管上增加一个与绝缘子金属部分连接的钳制点后，电路等效为R₁是水路钳制点上段的电阻，R₂是水路钳制点下段的电阻；阀塔模型等效为两个电容串联、两个电阻串联，再将这两组元器件并联；水路在电流场下电位呈线性分布，并且水路的电阻值比电容的电抗值要小，而且钳制点的改变可以使更接近，使得电压分配均匀，进而水路钳制改善杂散电容引起的电压分配不均的问题；水管在电流场下按照电阻分布，与电容共同作用影响分压，根据公式(1-1)计算得到，

R＝L/(γ×A) (1-1)

其中：

L：水管长度；

γ：水的电导率；

A：水管的横截面积；

步骤3：在优化结果不理想的情况下，根据工程需求，通过反复修改钳制点位置，寻找最佳的钳制点，并反复计算得到最佳的优化结果。

2.根据权利要求1所述一种高压柔性直流换流阀支撑绝缘子串联电压均衡方法，其特征在于，所述电路等效计算过程如下：

步骤1：采用ANSYS软件建立换流阀屏蔽系统三维模型并进行剖分，并基于电路等效计算方法提取杂散电容参数；通过ANSYS的数值计算功能得到整个阀厅的静电能量，从而得到各个部分的杂散电容；得到各个电路参数后，阀塔模型等效为多个电容串联、多个电阻串联，再将这两组元器件并联，进而求得水路钳制后串联绝缘子的电压分配结果；

步骤2：根据水路电阻计算公式，根据实际水路钳制点位置，计算钳制点分割后各段的水路电阻值；

步骤3：结合电路进行计算，多个杂散电容先串联后与多个水路电阻并联，得到分压百分比；

步骤4：根据所加电压等级与分压百分比，得到实际每根绝缘子上的电压分配情况，判断是否满足工程需求。