一种模块化多电平电压源换流器模块单元的绝缘配合方法

摘要

本发明提供了一种模块化多电平电压源换流器模块单元的绝缘配合方法，属于电压源换流器交直流变换和输配电领域。所述模块单元为电压源换流器(VSC)；采用本发明提出的绝缘方法时，模块单元各设备均能满足系统绝缘要求的同时能最大限度地发挥设备自身特性，降低模块单元的成本和结构设计难度、提高VSC系统运行的鲁棒性；模块单元电场分布均衡，降低了一次主设备对二次控制保护系统的影响。所述绝缘方法为：依据模块单元各种运行工况下的参数，选择绝缘设备和金属设备，通过模块单元的结构设计和电气设计，以保证模块单元在上述电压应力下安全、可靠和经济运行。

主权项

1.一种模块化多电平电压源换流器模块单元的绝缘配合方法，所述模块单元由结构和功能相同的子模块(8)正负极级联而成，其特征在于所述相邻的子模块(8)之间设有绝缘材料(3)，模块单元设置有金属支架(1、2)和屏蔽罩(5、6、7)；所述绝缘配合方法步骤如下：1)确定模块单元各种运行工况下的最大稳态耐受电压U_稳、最大暂态耐受电压U_暂、最大瞬时过电压U_过和最大载流量I_max；2)绝缘材料(3)和金属支架(1、2)的选择：所述绝缘材料(3)的表面电阻率R_s＞1.0×10¹⁴Ω，体积电阻率R_v＞1.0×10¹⁴Ω·m，吸水率＜0.2％；所述金属支架(1、2)截面面积a的选择依据为：其中I₀：单位面积载流量，I₀≤2.5A/mm²；3)模块单元的结构设计：相邻子模块(8)之间和子模块(8)与金属支架(1、2)之间的最小爬电距离d₁，d₁＝k₁*U_稳*d₀；其中k₁：安全裕度，取值范围1.1-1.3，d₀：单位爬电距离，取值范围20-25mm/kV；模块单元内不同电位点之间最小空气间隙d₄，d₄＝max(d₂，d₃)；其中：d₂：最大操作过电压U_switching对应的最小空气间隙，d₂＝k₂*U_switching*d₀，d₃：最大雷电过电压U_lighting对应的最小空气间隙，d₃＝k₃*U_lingting*d₀，k₂、k₃：安全裕度，取值范围1.1-1.3；然后再分别以陡波过电压和避雷器保护水平等来校验最小空气间隙是否满足要求，若不满足要求则取较大值。4)模块单元的电气设计：左端金属支架(1)与其相邻子模块(8)的负极等电位，右端金属支架(2)与其相邻子模块(8)的正极等电位；模块单元的屏蔽罩(5)与所述左端金属支架(1)等电位，模块单元的屏蔽罩(6)与所述右端金属支架(2)等电位，模块单元的屏蔽罩(7)与所述模块单元中间第M个子模块的负极等电位。