葛洲壩換流站金屬回線轉換開關保護動作原因分析

【摘要】葛洲壩換流站直流線路為同塔雙回運行，2014年5月28日葛洲壩換流站在由大地轉金屬回線過程中，葛洲壩站金屬回線轉換開關保護動作將0040斷路器合上，未正確執行直流順控操作，經過分析，初步原因為直流線路為同塔雙回運行造成對金屬回線感應電壓過大，在進行大地轉金屬回線過程中金屬回線轉換開關保護動作。

【關鍵詞】換流站;大地回線;金屬回線;轉換開關保護

引言

換流站大地回線轉金屬回線為順控自動操作，正常情況下金屬回線開關自動合閘，金屬回線轉換開關保護不會動作，2014年5月28日葛洲壩換流站在由大地轉金屬回線過程中，0040斷路器保護動作將0040開關合上，未正確執行順控操作，本文對該故障現象進行了分析。

1.保護動作情況

2014年5月28日21：02，葛南極1直流系統由大地回線轉金屬回線過程中，在南橋側00300刀閘合上后，葛洲壩站0040開關合上前OWS事件發極Ⅰ兩套保護PPRA/B\"金屬回線開關保護（MRTS）保護動作，電流IdYL_OP=24A\"\"保護發出重合MRTS命令\"信號，\"21：32：11：559，0040合\"。現場檢查一次設備0040確已合上;直流場0040開關因葛洲壩站金屬回線轉換開關保護動作而合上，該開關合閘后未對極1直流系統運行接線方式的順控轉換過程造成影響。

2.保護動作原因分析

2.1 保護動作前后（即順控操作過程中）的故障錄波

（1）葛洲壩站合上00401、00402刀閘時的錄波波形（如圖1所示）

圖1 葛洲壩站合00401、00402時的錄波

（2）葛洲壩站0040開關合上前后的錄波波形（如圖2所示）

（3）葛洲壩站0030開關分閘時的錄波波形（如圖3所示）

2.2 葛洲壩站金屬回線轉換開關保護配置情況

葛洲壩站金屬回線轉換開關（0040）開關的保護邏輯如圖4所示。

圖2 金屬回線轉換開關保護動作時錄波

圖3 葛洲壩站0030開關合上時的錄波

邏輯圖中相關信號說明：

（1）MRTS_OPEN_IND_DLY_TM（0040開關分位指示延時）， MRTSP_ID_LIMHIGH（電流上限定值），MRTSP_K_IMR_IGND（比率系數）。

（2）MRTSP_IdYC（運行極直流電流），MRTS_OPEN_IND（0040開關處于分位），MRTSP_IdYL_OP（另一極即停運極的線路電流）

（3）MRTS_READY_TO_OPEN的判據要求是直流場BD31-Q15/Q16（05121、05122）、BD31-Q13（00402）、BD31-Q17（00401）都處于合上位置;

調度下達的保護定值如圖5所示。

圖4 開關的保護邏輯圖

圖5

由以上可見金屬回線轉換開關保護動作邏輯如下：

①0040開關重合閘的電流判據是：IdYL_OP大于0.06×IdYC或大于60A。

②0040開關處于分位時間大于115ms且直流場00401、00402、05121（05122）都處于合上狀態。

③金屬回線轉換開關保護將延時4ms動作，并發出重合0040開關指令。

具體邏輯流程如圖中紅色線段標注。

2.3 保護動作情況分析

在直流系統帶負荷進行大地-金屬回線的轉換時，兩站的直流場設備的動作流程如下（以極1為例）：

序號 葛洲壩站 南橋站

1 拉開004027 拉開004007

2 合上05122 合上05122

3 合上00401、00402 ----

4 ---- 合上00300

5 合上0040 ----

6 拉開0030 ----

7 ---- 合上001027

8 拉開00301、00302 拉開00400

5月28日，對照保護動作時已執行完成的操作項目，直流場內一次設備的接線情況如圖6所示：

圖6 設備的接線情況

（1）由圖6，并對照之前的故障錄波圖1可見：在葛洲壩站直流場00401、00402刀閘合閘過程中，極2直流線路上之前的感應電壓（約140kV）在上述兩組刀閘合上后，通過LC回路的充放電完成了線路上電壓的釋放，整改過程歷時2秒;隨后極2直流線路上的電壓維持在1kV上下。

（2）0040開關合上后，由于控制信號只判斷開關狀態，因此在隨后的順控指令執行過程中0030開關可以正常分閘，并完成后續的大地-金屬回線轉換操作。

3.存在的隱患

（1）在進行單極帶電的金屬-大地回線轉換操作時，葛洲壩站的0040開關在順控操作分開后存在因金屬回線轉換開關保護動作而又強制合上的隱患，由此以來將造成單極帶電的金屬-大地回線轉換不成功;

（2）在現階段進行單極帶電的大地-金屬回線轉換操作時，葛洲壩站將始終出現金屬回線轉換開關保護動作而合上0040開關的情況，不符合順控邏輯。

（3）如果采取葛洲壩站00401、00402刀閘合閘在南橋站00300刀閘合閘后進行，也存在當葛洲壩站合上相應刀閘后0040開關被保護動作而強行合上的情況。

（4）在5月27日葛南直流極1由單極金屬回線向大地回線進行轉換的過程中，葛洲壩站0040開關在分閘后盡管控制系統發出了重合閘的指令，但是現場檢查確認該開關并未合上。對照事件記錄核對后初步判斷為該開關在完成分閘操作后儲能不夠造成。對此問題存在嚴重隱患，如開關端口將真實存在弧電流并較大時將造成嚴重的設備損壞。

參考文獻

[1]趙畹君.高壓直流輸電工程技術[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2]中國南方電網超高壓輸電公司.高壓直流輸電系統設備典型故障分析[M].北京：中國電力出版社，2009.

[3]中國南方電網超高壓輸電公司.高壓直流輸電現場實用技術問答[M].北京：中國電力出版社，2008.

[4]劉耀，王明新.高壓直流輸電系統保護裝置冗余配置的可靠性分析[J].電網技術，2008，32（5）：51-54，65.

作者簡介：

譚靜（1978—），男，工程師，國網湖北省電力公司檢修公司一次專責。

陳濤（1978—），男，工程師，國網湖北省電力公司檢修公司輔助設備專責。

馬曉勇（1987—），男，云南電網公司昭通供電局變電站值班員。