3.3 电压稳定与多馈入短路比
直流系统控制系统对交流电压下降时的响应会促使电压不稳定[11-15],原因有：1)功率控制增大直流电流以恢复传输功率;2)逆变器的γ角可能增大以维持伏-秒换相裕度;3)电压降低时,逆变器需要吸收更多的无功,而并联电容器发出的无功却减少了;4)交流电压下降使上述情况进一步恶化。因此,这一过程可能导致累进式的电压下降[16-17]。
直流逆变器侧的直流电压、直流电流及功率因数公式如下：
(3)
交流电网接地故障后直流在逆变器的γ角达到或者小于γmin(极限关断角) 发生换相失败[18],对于多馈入直流系统,受到各直流落点之间的电气距离、受端交流系统强度和交直流系统间的相互影响等因素的作用,交流系统故障可能引发直流的连续换相失败。例如：在山东电网扎鲁特—青州、上海庙—山东和银东直流满送,山东交流断面超过极限功率的情况下,在天津南—济南、济南—潍坊、潍坊—临沂线路发生N-1故障,3回直流均发生连续换相失败,最后导致山东电网电压崩溃,见图15。
图15 连续换相失败阶段济南特高压站电压曲线
为衡量受入了多回直流的山东电网强度,可以采用多馈入短路比来衡量,在交直流互联系统,短路比越大,交流系统越强,直流故障对交流系统的影响越小。在多馈入的交直流系统中,交流故障可能引起多回直流同时换相失败,进而影响交流系统关键断面的输电能力。CIGRE WG B4-41工作组基于多馈入交互作用因子(multi-infeed interaction fact-ors,MIIF)将逆变站i的多馈入短路比[19-20]定义为：
(4)
式中：Saci为第i回直流换流母线处的短路容量;PdNi为第i回直流的额定传输功率;PdNj为直流j(j=1,2,˙˙˙,n,j≠i)的额定传输功率;MIIFji为多馈入交互作用因子,0≤MIIFji≤1。
多馈入有效短路比定义为：
(5)
式中SRPCi为换流站i无功补偿容量。
在山东特高压交流大环网及2回特高压直流投产阶段,选择4个系统运行方式,如表2所示。山东交流受电断面各回线潮流较轻,潮流分布偏重于天津南—济南特高压2回交流线路。
表2 山东电网计算多馈入短路比的4种运行方式
