【电力行业标准(DL)】 高压直流换流站绝缘配合导则

中华人民共和国电力行业标准
高压直流换流站绝缘配合导则
DL/T605—1996
Guideforinsulation coordinationofHVDC convertorstations中华人民共和国电力工业部1996-12-18批准前言
1997-05-01实施
本导则是根据国际大电网会议(CIGRE)33.05工作组1984年9月提出的《高压直流换流站绝缘配合和避雷器保护使用导则》编写的，在技术内容上与该导则等效。由于将国际导则转化为本国标准时，应符合GB/T1.1一1993的规定，故增加了1章，即第2章引I用标准，将CIGRE导则的第2章绪论和第3章确定过电压和避雷器强度的方法和手段合并为第3章通则，其后各章与CIGRE导则的编号相同，即国际导则的第4～9章为本导则的第4～9章。根据我国实际情况和CIGRE33/14.05工作组1987年发布的《HVDC换流站无间隙金属氧化物避雷器使用导则》，在第3章和9.2节中对条文作了适当修改和简化，其他条文及内容基本不变或稍有改变，CIGRE导则在条文中提到了一些国际标准，这些标准有的已转化为国家标准或国内已有类似的标准，也有的还没有转化为国家标准。本导则第2章只列出了引用的国内标准，对于所涉及的国际标准则列入附录A。本导则的附录A为提示的附录，
本导则由中国电力企业联合会标准化部提出。本导则由电力工业部高压直流输电标准化技术委员会归口。本导则起草单位：电力工业部电力科学研究院。本导则主要起草人：李同生、刘长、张大琨1主题内容和适用范围
本导则对高压直流换流站过电压保护与绝缘配合作了规定。它适用于与架空线路(电缆线路）相连接的单极或双极的换流站，每个极有一个或两个12脉动换流器组：亦适用于其它形式的换流站，如高压直流耦合站(背靠背换流站)或只含有一个6脉动换流器的换流站。本导则主要用于由无间隙氧化锌避雷器保护的空气绝缘的换流站，其基本原则也可用于气体绝缘的换流站或由其它型式避雷器保护的换流站。本导则给出了用于确定换流站过电压和避雷器强度的方法和手段。列出了换流站主要的过电压形式及起因，以及交流侧和直流侧避雷器的强度。给出了确定过电压和避雷器强度的基本原则。
本导则给出了重要设备的绝缘要求，以及有关的参考试验。2引用标准
下列标准包含的条文，通过在本导则中引用而构成为本导则的条文。本导则出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本导则的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB311.1311.6一83高压输变电设备的绝缘配合高电压试验技术GB7354—87局部放电测量
SDJ7—79电力设备过电压保护设计技术规程SD11984500kV电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行标准3通则
3.1高压直流换流站绝缘配合的特点高压直流换流站绝缘配合的特点如下所述。a)直流换流站绝缘配合的一般方法与交流系统绝缘配合的方法相同，采用惯用法进行绝缘配合。其中，应考虑系统和换流站的特性、各种设备绝缘的特性、可能出现的过电压及采用的过电压保护装置(避雷器)的特性。避雷器的保护特性实际上是绝缘配合的基础。b)直流换流站的绝缘配合与交流系统中的绝缘配合的区别：首先在于要考虑串联阀组的要求，包括在非地电位的端子之间装设避雷器；其次是换流站的不同部位使用不同的绝缘水平，且可以采用非标准值；另外，换流回路不直接遭受大气过电压的作用。c)阀的特性，包括阀点火时刻的控制，以及交流侧和直流侧装设的滤波器及阻尼回路，这些对于确定过电压水平都是重要的因素。d)过电压包括交流侧和直流侧的过电压。1)交流侧过电压起源于雷电、系统操作、故障和甩负荷等。在估算过电压时，应考虑交流电网的动态特性，电网的阻抗，暂态主频率时的电网阻尼、换流变压器特性、静止补偿器、调相机以及滤波器特性等。当交流开关站母线很长时，还须考虑母线长度的影响。2)直流侧的过电压可以来自交流系统、直流线路或站内的闪络以及直流系统的其它操作和故障。在预测过电压时，必须考虑交流和直流系统的特性、阀和控制回路的特性以及一些最不利情况的组合。避雷器的伏安特性及性能必须反复确定，因为避雷器的能量吸收要求决定了避雷器的尺寸和特性，而其特性进而又影响过电压水平和避雷器的电流水平。特别是对于氧化锌避雷器，电压波形，包括直流和交流过冲分量是很重要的。3.2过电压保护系统
3.2.1过电压保护的基本接线
换流站过电压应采用无间隙氧化锌避雷器保护。避雷器的布置与换流站和直流线路的接线方式有关。对于一个有双极架空线路出线、每极有2个12脉动换流器串联的换流站，避雷器的典型布置接线如图1所示。设计时通过技术经济比较，某些避雷器可以省掉，如直流电抗器避雷器、直流母线避雷器等。对于每极只有1个12脉动或6脉动的换流器以及背靠背换流站，也可以使用与以上相似的过电压保护方案。YOY
A一换流变压器电网侧避雷器；A’一交流母线避雷器；B一阀避雷器：C一换流单元避雷器；C，一中点直流母线避雷器：D一直流线路避雷器；D'一直流母线避雷器；E一中性母线避雷器；F一直流滤波器避雷器；G一交流滤波器避雷器；H一直流电抗器避雷器：I一交流电抗器避雷器图1具有2个串联的12脉动换流器的HVDC换流站一个极可能的避雷器配置3.2.2选择避雷器保护方案的基本原则a)在交流侧产生的过电压，应尽可能用交流侧的避雷器加以限制。b)在直流侧产生的过电压，应由直流线路避雷器、直流母线避雷器和中性母线避雷器等加以限制。
c)关键的部件应由与该部件紧密相连的避雷器保护。如阀、交流和直流滤波器的部件等，应分别由各自的避雷器保护。
d)换流变压器阀侧绕组的保护，一般由保护其它设备的几种避雷器串联来实现。e)为满足通流能力和限制过电压的要求，某些避雷器可采用多柱并联结构，也可采用多支避雷器并联分散布置的接线，如中性母线避雷器等。3.3避雷器特性
3.3.1避雷器的型式
换流站应采用无间隙氧化锌避雷器。某些设备可以采用多柱阀片并联的避雷器或多支避雷器并联保护。
3.3.2避雷器的特征参数
在制订避雷器保护方案时，应确定避雷器下列主要参数。a)额定电压：避雷器两端子间充许的最大直流电压或工频电压有效值，其值由动作负载试验确定。由于换流站各避雷器承受的电压和通过的电流波形以及能量不同，动作负载试验项目的标准应针对具体使用情况进行调整。b)持续运行电压：对于交流避雷器系指允许持续加在避雷器的两端子间的工频电压的有效值。对于直流避雷器，考虑到直流分量、谐波和可能出现的换相过冲，持续运行电压采用如下三个定义。
一持续尖峰运行电压(PCOV)：对于承受换相过冲电压的避雷器，其PCOV是包括换相过冲的最高持续电压峰值；
一持续运行电压峰值(CCOV)：对于承受或不承受换相过冲的避雷器，其CCOV值是不包括换相过冲的最高持续电压峰值；一等值持续运行电压(ECOV)：用单一的电压波形(工频、直流或两者的组合)代替实际的电压波形，使避雷器氧化锌阀片损耗等于或大于实际运行电压产生的损耗。c)避雷器的保护水平：无间隙氧化锌避雷器对于陡波前(1000kV/μs)、雷电冲击(1.2/50μs)和操作冲击(250/2500μs)的保护水平用规定波形和幅值的冲击电流下的残压表示确定雷电、操作和陡波残压的冲击电流波形分别为：8/20μS、波前时间大于30μs和波前时间约1μs。
确定避雷器保护水平的配合电流幅值，对于不同电流波形和避雷器安装位置采用不同的值。初设时，对于防护雷电冲击的交流母线和直流线路避雷器宜取较大的配合电流（例如10kA)，对于多数避雷器和电流波形可使用1kA的配合电流。在工程设计过程中，应对换流站过电压进行详细、全面的研究，以确定可能作用在不同避雷器上的最大冲击电流。3.4确定过电压和避雷器强度的方法和手段为了确定换流站过电压和进行绝缘配合研究，通常使用物理模拟和数字计算的方法，常用的手段有：暂态网络分析仪、高压直流模拟装置和计算机计算程序。3.4.1暂态网络分析仪(TNA）
暂态网络分析仪是用作纯交流系统过电压研究的物理模拟。它由系统电源、变压器、断路器、线路、电抗器和避雷器等的模型元件组成。在HVDC系统中，暂态网络分析仪主要用于换流阀处于闭锁状态下的交流侧过电压研究，如交流故障发生和切除、甩负荷等引起的暂时过电压，投入或切除空载线路、交流滤波器组、电容器组、变压器等的操作过电压，换流变饱和与滤波器产生的谐振过电压等。3.4.2高压直流模拟装置
高压直流模拟装置是物理模拟，它由交流系统、换流变压器、换流阀及其控制系统、线路、开关、避雷器、滤波器、直流电抗器等的模型元件组成。高压直流模拟主要用于研究高压直流系统的运行特性及其控制系统的特性，也可用于部分过电压研究，如交流故障、换相失败、甩负荷等过电压的研究。3.4.3计算机计算程序
主要采用电磁暂态计算程序一一EMTP、EMTDC，这是国际上通用的适合于交、直流系统各种过电压计算的程序。它具有复杂系统的数学模型及交、直流系统主要设备(包括阀及其控制系统、线性和非线性元件)的数学模型，可以较精确地给出换流站各点在不同故障和操作方式下的过电压和避雷器的电流及能量，也可用于换流站雷电过电压的计算分析。但由于该程序中缺乏线路电晕特性的数字模型，对于雷电进行波的计算会有一些误差。此外，也可采用其它专用的计算程序。4交流侧操作过电压、暂时过电压和避雷器强度4.1概述
换流站交流侧发生的操作过电压和暂时过电压决定了交流侧的过电压保护和绝缘水平，交流侧的相间过电压能通过换流变压器传递到阀侧，影响阀的绝缘配合。操作过电压和暂时过电压是由交流网络故障和操作引起的。操作过电压最大幅值仅持续半个周波，其后迅速衰减。暂时过电压持续几个周波到几百个周波，是工频电压升高和饱和引起的谐波电压叠加的结果。
4.2操作过电压
换流站交流母线上的操作过电压起因如下。4.2.1线路合闸和重合闸
当交流线路合闸和重合闸(故障后单相或三相重合闸)时，在线路的开路端会产生高的过电压，线路首端过电压较低。因此，换流站交流母线上的过电压较低，一般不超过1.8倍过电压的幅值与电网结构、参数、断路器特性等有关。对于实际工程，应根据具体情况并考虑可能出现的不利因素进行研究。众
图2在t时刻合交流滤波器时的交流母线过电压波形4.2.2交流滤波器和电容器组的合闸和重合闸接在换流站交流母线上的滤波器和电容器组的合闸和重合闸将产生过电压，典型波形如图2所示。电容器上的残余电压将使重合闸时的过电压增高，电磁式电压互感器可泄放电容器上的残余电荷。电容器上无残压时，合闸过电压将小于1.8倍。系统容量较小时，系统参数与滤波器或电容器组参数可能满足谐振条件，对此应仔细研究，在运行中予以避免。
4.2.3故障开始时产生的过电压
交流电网发生故障时，由于零序网络的影响，健全相上将产生过电压。与换流站连接的交流系统通常为中性点直接接地系统。这种系统内暂态过电压(相对地)一般低于1.4倍，持续过电压低于1.2倍。
4.2.4故障切除时产生的过电压
在交流电网中切除故障时产生的过电压一般小于1.6倍。在低阻尼的电网中，当切除靠近换流站母线的故障时，由于换流变压器的饱和，可能引起更高幅值的过电压。4.2.5相间过电压
交流侧相间过电压通过换流变压器传递到阀侧，对阀侧绝缘强度有很大影响。对于高压及超高压系统，避雷器不动作时，最大相间过电压约为相对地过电压的1.5倍；避雷器动作时，相间过电压理论上可达到避雷器保护水平的2倍。4.3暂时过电压
4.3.1甩负荷引起的过电压
由于交流侧开断线路或直流侧阀闭锁引起的甩负荷或大的功率变化，将引起暂时过电压。过电压的大小取决于电网条件，无功功率的变化和短路容量两者之间的关系，以及系统的短路容量等。图3为阀闭锁甩负荷时交流母线过电压的典型波形。由于甩负荷过电压直接影响阀的绝缘配合，在过电压计算时，应予考虑，-
图3在to时刻闭锁HVDC输电引起的交流母线过电压波形甩负荷引起的工频过电压应限制在1.3～1.4倍以下，持续时间限制在1s以内限制甩负荷过电压的措施有：静止无功补偿器、调相机、改变电网结构(如快速切除电容器组和滤波器等)以及利用阀的控制系统等。甩负荷时的暂时过电压能使变压器饱和，在不利的电网条件下，可能产生谐振使过电压增大，如当逆变站交流侧甩掉全部负荷，而交流母线仍保留有滤波器和电容器组时，产生的过电压可达1.8倍以上。对于这类情况，应压缩保护动作时间，如缩短甩负荷后阀闭锁和切除滤波器和电容器组的时间。
4.3.2投换流变压器时的饱和过电压变压器涌流中含有多个谐波分量，如果在低阻尼的网络中满足这些谐波中的一个或儿个谐波的谐振条件，就会在电网中产生高的谐振过电压。这种由饱和引起的过电压能够维持数秒钟。典型波形如图4所示。
AAAAAA
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DA0A04A
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图4合换流变压器时在电网和TNA上测到的交流母线电压波形(a)在TNA上合闸（左）和合闸40ms之后（右）的波形：(b)在电网中的波形换流站交流滤波器和电容器组的存在，使得在投换流变压器时容易达到2～4次谐波谐振的条件。
在不利的电网条件下，这种型式的过电压可达到1.6～1.8倍。因为这些过电压持续时间长，会使避雷器吸收的能量达到很大的值，所以对这种情况进行计算是很重要的。限制这种过电压的措施应首先考虑在操作顺序上采取先投换流变压器，后投滤波器和电容器组的办法，以避免谐振条件。如采用此办法仍不能避免谐振条件，可采用带高值并联电阻的断路器来投换流变压器，并联电阻值宜通过研究决定。u
图5变压器激磁后的交流母线电压(u)、变压器电流(it)、避雷器电流(iA)和避雷器能量(e)
4.3.3故障切除时的饱和过电压
在换流站交流母线上或靠近母线处发生单相或多相接地故障时，变压器中含有残磁，残磁的大小取决于故障的时刻。当故障切除后，电压恢复时，变压器可能饱和，像投变压器时一样，电网中满足谐振条件的谐波电流将产生过电压。在电网接线条件不利的情况下，这些过电压可能达到2.0倍及以上，它的衰减比合变压器时快这类过电压只有改变电网接线才能消除，因此应仔细研究，在换流站绝缘配合中，对限制这种过电压的避雷器必须选择适当的参数。为了避免或降低饱和过电压，还应考虑换流器的运行方式，如在系统故障期间维持直流电流，或在故障切除后阀立即解锁的控制方式等都是十分必要的。4.4电网结构
电网结构是影响交流侧过电压幅值和持续时间的重要因素。换流站接到最小短路比大于3的强电网时，计入滤波器和电容器组的影响，谐振频率比3次谐波高得多，预期的暂时过电压和操作过电压一般是不危险的，对于弱交流电网，甩负荷过电压增大，计入滤波器和电容器组的影响时，谐振频率可能在2～3次范围内。在这种情况下，包括饱和在内的暂时过电压将成为避雷器保护设计的决定性因素。在具有低阻尼的电网中，对实际的电网结构应作详细的研究。当换流站出线较少时，换流站可能暂时被孤立出来。此时，由于它受电容器组或滤波器和仍连在一起的旋转电机的相互影响，可能产生高的过电压，对此应予专门研究4.5避雷器强度
4.5.1换流变压器的避雷器
换流站交流侧的绝缘由换流变压器的避雷器、母线和线路避雷器来保护。这些避雷器按照交流系统过电压保护规程和避雷器标准来设计(即考虑电网的接地系数和暂时过电压系数)。
避雷器的通流能力应按换流站交流母线可能出现高幅值和长时间的饱和过电压的方式进行设计。图5为投换流变压器引起饱和过电压时通过氧化锌避雷器的电流和能量的计算结果，其能量达到很高的值。
4.5.2跨接在交流滤波器电抗器上的避雷器跨接在交流滤波器电抗器上的避雷器，正常运行时只承受很低的工频和谐波电压，只在暂态时承受过电压。当交流母线和靠近母线处发生短路故障时，交流滤波器的电容器组以很大的放电电流通过避雷器放电，避雷器的能量由这种情况决定。5直流侧操作过电压、暂时过电压和避雷器强度直流侧过电压起因于交流侧、直流侧和换流阀桥。产生过电压的各种事件和承受最大过电压的设备汇总于表1。
表1产生过电压的事件和承受最大过电压的设备汇总表产生过电压的事件此内容来自标准下载网
极对地故障
直流侧操作
由于换流器控制或阀开通失败引起直流侧叠加交流电压
末端开路的直流线路充电
个逆变器的控制脉冲全部丢失
换流器桥中接地故障
换流器单元端子间短路
5.1由交流侧产生的过电压
承受最大过电压的设备
a.中性母线设备
b.故障极的直流滤波器电抗器
c.非故障极的设备
a.中性母线设备
b.直流滤波器电抗器
a.中性母线设备
b.极线设备
极线设备
a.极线设备(在电流中断前)
b.阀(在一个换相组的电流中断之后)a.阀
b.中性母线设备
在换流器串联连接时，其余的换流器
由交流侧故障和操作产生的交流母线上的操作过电压和暂时过电压，通过换流变压器按变比传递到阀侧，作用在运行阀桥的阀和阀避雷器上，并且通过阀的串联联接，在阀侧产生对地附加过电压。
对地附加过电压仅在换流器运行时才产生，阀避雷器能有效地限制此过电压。5.2由直流侧产生的过电压
5.2.1极对地故障
在站内直流电抗器外侧或在直流线路上发生极对地故障时，在故障极和健全极上都将引起过电压。
在故障极主要是中性母线和直流滤波器电抗器受到过电压作用。在直流开关站内故障时，最高过电压通常出现在整流站。双极直流线路中一极故障时，在健全极上将产生感应过电压。这种过电压的幅值与故障位置、线路长度和线路端部阻抗有关。一般线路中部过电压较高，两端过电压较低，对线路端部绝缘不构成危险。
5.2.2直流侧操作
一般直流系统极线和直流滤波器回路无断路器，直流侧的操作主要是在单极运行时的接线方式转换操作。接线方式转换时产生暂态电流和过电压，主要作用在中性母线和直流滤波器的电抗器上。最大过电压出现在单极大地回线运行方式向金属回线方式转换过程中，转换电流愈大，过电压愈高。这种过电压受金属回路转换断路器的并联避雷器和中性母线避雷器的限制。
5.3换流桥产生的过电压
5.3.1在直流侧产生的附加交流电压当换流器控制或阀开通故障时，如阀开通不良、换相失败和控制脉冲完全丢失等，将在直流侧产生附加的交流电压，且主要是工频交流电压。当交流电网发生不对称故障时，在直流侧将产生附加的二次谐波的交流电压当直流侧的谐振频率接近基频、二次或三次谐波时，由于放大作用，有产生高的过电压的危险。一般应通过选择主回路参数来避免谐振条件，特别是二次和三次谐波谐振。换流器控制系统和阀的单向特性可减小基频的放大作用，还可用适当的保护来限制产生基频的故障持续时间。因此，接近于基频的谐振通常是能够接受的。5.3.2未端开路的直流线路充电
当逆变站开路，整流站以很小的延迟角对阀解锁时，可以在直流线路上产生高幅值的过电压。理论上在线路开路端可以产生2倍的过电压。现代阀控系统可以避免和限制这种过电压。首先，在正常情况下，逆变站应先解锁，整流站必须在收到逆变站的解锁信号后才开始解锁。其次，整流站采用定角度解锁方式，即在限制的最大延迟角下开始解锁，然后逐渐减小延迟角，从而控制直流电压的上升率。由于以上原因，这种过电压只有在阀控系统故障时才有可能产生，发生的概率很低。5.3.3一个逆变器的控制脉冲全部丢失如果逆变器所有阀的控制脉冲都丢失，这或者是由于换流器控制系统故障而导致，或由于专门的保护动作闭锁了所有的阀，但只要每个6脉动桥中形成旁路对的两个阀没有解锁，则在直流母线上可能出现高的过电压。由于没有新的阀开通，同一个交流相间电压将直接加到直流侧，直至电流中断，在直流线路上可能会产生严重的基频交流电压振荡，这取决于主回路参数与直流线路决定的谐振频率。最高的过电压通常发生在逆变器阀电流中断之后，因为那时回路在逆变端是开路的。在这种情况下，由于直流输电的部分闭锁而甩负荷，还必须考虑交流系统电压的升高。
在逆变器闭锁的同时关断整流器可以降低过电压，这可以通过通信来实现。控制系统的作用也可降低过电压。
在装有旁路开关的高压直流换流站，合上这些开关也是一种可能的保护措施。当一个逆变器中的控制脉冲全部丢失，也可能只导致一个换相组中的电流中断，而在该阀组的两端将导致严重的过电压。5.3.4接地故障和短路
接地故障和短路会产生陡波前过电压。由于故障的位置不同，这种过电压会作用于换流器内绝缘的不同部位。这些过电压类似于由雷电冲击引起的过电压，将与雷电过电压一起讨论。
换流桥内部发生接地故障时也会产生持续时间较长的过电压，例如，阀桥和换流变压器之间的接地故障产生的操作过电压会加在阀、阀避雷器和中性母线绝缘上。换流器端子间般不会发生短路，但是开通旁路对或闭合旁路开关类似于端子间的短路，尤其是在换流器单元串联联接的情况下，跨在一个换流器单元上的旁路开关合闸会在其余的换流器单元上产生过电压。
5.4避雷器保护接线和强度
避雷器保护的一般原则和接线见3.2节和图1。表2汇总了不同的保护项目及相应的避雷器。
换流站直流侧的避雷器保护配置表2#
保护项目
阀的端子间
换流器端子间
中点直流母线
直流电抗器阀侧的直流
直流电抗器线路侧的直
流母线
中性母线
直流电抗器端子间
阀侧交流相对地：
a.下部换流器的下部变
b.下部换流器的上部变
c.上部换流器的下部变
d.上部换流器的上部变
保护用避雷器
阀避雷器(B)
a.换流单元避雷器(C)
b.中点直流母线避雷器加中性母线避雷器(C'+E)
中点直流母线避雷器(C\
a.直流母线避雷器(D'）
b.换流单元
避雷器加中点直流母线避雷器
(C+C'）
直流线路避雷器(D)
中性母线避雷器(E)
直流电抗器避雷器(H)
a.阀避雷器加中性母线避雷器
b.两个阀避雷器加中性母线避雷器(2B+E)
中点直流母线避雷器(C\）
c.阀避雷器加中点直流母线避雷器(B+C＇）
d.两个阀避雷器加中点直流母线避雷器(2B+C＇）直线母线避雷器(D')
对于下部换流器，可
在两个方案中加以选择
a.可提供较低的保护
b.可提供较低的避雷
器强度
换流器解锁时
换流器闭锁时
换流器解锁时
换流器闭锁时
避雷器的设计和可能达到的保护水平，是与不同故障事件和扰动产生的应力紧密相关的。基本的避雷器强度如下所述。5.4.1阀避雷器(B)
避雷器的典型运行电压波形见图6。最大持续运行电压(U)与最大理想空载直流电压(Udiomax)成正比，其峰值如下式：这里忽略了换相过冲。
U=JUdiomax/3
换相过冲使最大持续运行电压峰值进一步升高，这在确定阀避雷器的额定值时必须予以考虑。
u/ude=3.3
图6阀避雷器的典型运行电压波形最大暂时过电压由交流侧的暂时过电压确定。必须注意，最严重的情况是部分闭锁弓引起的暂时过电压。直流输电完全闭锁时，交流侧的暂时过电压不会加到阀避雷器上去。当以很大的延迟角运行时，换相过冲还会增大。在确定阀避雷器的最大暂时过电压时必须考虑这种工况。
对于避雷器放电电流和能量需要考虑的主要情况有：一阀和换流变压器之间的接地故障；仅在一个换相组中的电流中断；来自交流侧的操作过电压。
在上部阀桥的阀和换流变压器之间发生接地故障时，保护最高电位的3脉动换相组的阀避雷器承受的能量比其它避雷器的要大。这是由于这些电压相对较低的避雷器使直流线路和直流滤波器放电引起的。这一点在多个换流器串联时特别明显。对于换流器可能并联运行的直流系统（两个整流器和两个逆变器接到同一条直流线路），在并联运行时发生这种故障是其决定性工况。故障瞬间的直流母线电压对确定避雷器的额定值来说是决定性的，建议采用能持续几秒钟的最大电压。这种工况可能导致要求避雷器具有很高的通流能力。最后决定时应考虑超过最大运行电压的电压与接地故障同时出现的概率。应该考虑的典型的故障前的情况是一端开路而由峰值整流对线路充电(参见5.3.2)。另外的重要假设是：
发生故障时刻的交流电压相角；阀正在导通还是关断了；
整流器或逆变器运行；
通过故障极的初始电流；
各种直流保护的动作时间；
故障阻抗。
图7是高压直流系统并联运行遭受这种类型的故障时，计算出的上部阀避雷器电压、电流和能量的例子。
图7阀和换流变压器之间接地故障时阀避雷器的典型电压、电流、能量波形对该避雷器可能起决定性作用的另一种故障工况是：如果由于某种原因，在一个换相组中的三个阀全部关断，而串联的换相组中的阀仍然导通，这时电流强迫转换到与不导通的阀并联的任一个避雷器，若电流不是很快降到零，则这个避雷器吸收的能量可能很大。可能导致仅在一个换相组中阀电流中断的事件有：阀开通失败，如由于阀控单元故障；旁路对还没有解锁时，换流器中的全部阀闭锁。在暂态条件期间，这类事件可能使换流器电流接近于零，导致串联换相组中一个组的电流中断。
旁路对没有开通逆变器就闭锁，常会产生最严重的能量强度。图8是这种情况的电压和电流波形。
uvi一逆变器1的一个阀上的电压；uv2一逆变器2的一个阀上的电压；iA2一已关断的阀的避雷器中的电流
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