特高压直流输电技术的发展以及大量直流输电并网运行,使得电网逐渐向大规模、大容量的交直流混联方向发展。换相失败是高压直流输电中最常见的故障,造成换相失败的主要原因是外部交流电网故障。高压直流输电受端电网发生故障引起换相失败,进而通过直流传递到送端,造成电网波动。大量高压直流输电的接入让直流两端的区域性电网联系愈加紧密,故障耦合也更加剧烈。研究高压直流输电换相失败对送端电网电压的影响,对高压直流输电系统的规划运行以及保障电网安全稳定具有重要意义。首先,根据高压直流输电运行特性及换相失败原理,分析了换相失败过程中直流电气量的变化过程,研究了整流侧换流器在换相失败时的无功功率变化特性。整流器消耗的无功功率经历先减小后增多的过程,进而造成送端电网电压呈现先降低后升高的特点。分析了换相失败引起送端电网电压降低的原理,在直流送端的等值模型基础上,通过推导送端电网暂态电压降低的定量分析公式,详细研究了暂态电压降低的特性及变化趋势,并得到了换相失败引起的送端电网电压降低的影响因素,即送端交流系统强度和高压直流系统的传输功率。交流系统强度对暂态低电压的影响比较明显,系统强度降低造成暂态电压下降幅度增大,直流系统传输功率对送端交流系统电压降低幅度的影响比较小。然后,通过研究换相失败时直流电流减小阶段整流器消耗无功的特性,分析了换相失败引起送端电网暂态过电压的原理。推导了换相失败时送端电网暂态过电压的计算公式,并进行暂态过电压的定量分析。暂态过电压主要与直流传输功率、送端系统短路比有关。暂态过电压与直流传输功率成正相关,直流传输功率越大,引起的暂态过电压越大;与送端系统短路比成负相关,短路比越大,其等值电抗越小,引起的暂态过电压越小。最后,基于Hypersim的电磁暂态数模混合仿真模型分析了高压直流换相失败的暂态过程。在不同系统短路比和直流传输功率下,分别对换相失败引起的送端电网暂态低电压和过电压进行了仿真分析,并验证了所提出的暂态电压定量分析方法的正确性和有效性。