換流變分接頭檔位未同步研究

成少鵬 肖博瀟

摘 要：分接頭檔位調(diào)整是換流站直流系統(tǒng)中的一個重要功能模塊，本文對換流站分接頭檔位不一致進行了分析，結(jié)合換流站現(xiàn)場運行情況，對換流站站內(nèi)幾次分接頭不一致給出了探討及處理意見。

關(guān)鍵詞：分接頭；TCC；換流變壓器；Udi0

0 引言

近年來，換流變在功率調(diào)整過程中，出現(xiàn)三相分接頭檔位不一致現(xiàn)象，尤其是今年上半年出現(xiàn)的頻率更為頻繁，對直流功率產(chǎn)生了極大的影響。

1 換流變壓器分接頭控制（TCC）原理

換流變壓器分接頭控制（TCC）是直流控制系統(tǒng)中的一個重要功能模塊，其作用是通過對換流變壓器分接頭的控制使閥側(cè)空載直流電壓Udi0保持在其參考值附近，以保證直流系統(tǒng)能工作在要求的工況下。此外，分接頭控制還用于確保Udi0低于其最大限值以及保持換流變壓器不同相分接頭之間的同步。

2 分接頭檔位未同步統(tǒng)計

寶雞換流站自2016年1月22日以來，極ⅡY/D B相共發(fā)生三次分接頭檔位未同步事件。2016年寶雞換流站極ⅡY/DB相分接頭未同步故障信息統(tǒng)計如表1所示。

3 換流變分接頭功能簡述

圖1為換流變分接頭控制功能概況圖。整流側(cè)和逆變側(cè)Udi0控制方框控制換流變閥側(cè)空載直流電壓Udi0為給定的參考值。當(dāng)Udi0的測量值與參考值相比較，差值超過一定值時，分接頭動作。為了防止分接頭發(fā)生來回振蕩的現(xiàn)象，比較環(huán)節(jié)滿足滯回特性。滯回曲線的上下門檻值等于相應(yīng)的±0.75分接頭步長。

2016年3月4日，在功率由600MW升至900MW過程中（故障發(fā)生時雙極實時功率為709MW，控制系統(tǒng)為B系統(tǒng)，A系統(tǒng)備用且A系統(tǒng)正常），極ⅡPCP A/B系統(tǒng)報出換流變分接頭未同步，5s后控制系統(tǒng)由B系統(tǒng)切至A系統(tǒng)，故障信息如圖1所示，現(xiàn)場檢查分接開關(guān)的傳動機構(gòu)正常，外觀未出現(xiàn)明顯變形、傳動桿脫扣、分接開關(guān)電機電源小開關(guān)未跳開。正常工況下，整流側(cè)與逆變側(cè)都采用維持換流變壓器閥側(cè)空載直流電壓Udio恒定方式對換流變壓器分接頭進行控制。

4 Udi0控制

換流變分接頭控制器根據(jù)實際的換流變分接頭位置和換流變交流側(cè)電壓計算換流變閥側(cè)空載直流電壓。將計算得到的換流變閥側(cè)空載直流電壓與設(shè)定的參考值進行比較，得到電壓誤差。換流變分接頭控制器根據(jù)得到的電壓誤差來產(chǎn)生升/降換流變分接頭的命令。當(dāng)電壓誤差大于0.01pu時，發(fā)出降分接頭的命令；當(dāng)電壓誤差小于-0.01pu時，發(fā)出升分接頭的命令。執(zhí)行分接頭升降指令的時候有一定的延時，以避免分接頭在交、直流電壓擾動時發(fā)生升降。

5 α控制

直流控制系統(tǒng)的快速控制是通過對換流器觸發(fā)角α的控制來實現(xiàn)的，慢速調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)換流變壓器分接頭將觸發(fā)角α控制在15°±2.5°的范圍內(nèi)，即在穩(wěn)態(tài)情況下當(dāng)直流系統(tǒng)受到擾動時，首先進行改變觸發(fā)角α的快速調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)快速恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)觸發(fā)角α調(diào)節(jié)至12.5°以下或17.5°以上時，若系統(tǒng)還未達到目標(biāo)狀態(tài)，則通過換流變分接頭提升或降低一檔以改變換流變閥側(cè)電壓，直至觸發(fā)角α重新恢復(fù)到15°±2.5°的范圍內(nèi)。

6 Udi0限幅

Udi0限幅的主要目的是防止設(shè)備承受過高的穩(wěn)態(tài)電壓應(yīng)力。因此Udi0限幅是凌駕在正常分接頭控制之上的。這樣可以保證穩(wěn)態(tài)時的Udi0永遠不會大于Udi0L。通過分接頭控制換流變閥側(cè)電壓來達到此目的。與Udi0限幅相關(guān)的限幅值有兩個：Udi0G和Udi0L。其中，Udi0限幅在以下電壓范圍內(nèi)起作用。

當(dāng)Udi0G≤Udi0≤Udi0L時，Udi0限幅閉鎖任何將增大換流變閥側(cè)電壓的分接頭指令。

當(dāng)Udi0>Udi0L時，Udi0限幅發(fā)出降低換流變閥側(cè)電壓的分接頭指令。其中，Udi0G為換流變分接頭控制中允許發(fā)出增大Udi0指令的上限。

7 分接頭不同步原因分析

本次故障09：34：53秒，后臺報出：換流變分接頭未同步。由圖2分析可知，當(dāng)任意兩相檔位不一致時，系統(tǒng)延時兩秒，若此時分接頭在自動控制模式時，系統(tǒng)報出分接頭未同步。09：34：53秒，后臺報出：系統(tǒng)輕微故障出現(xiàn)；09：34：59秒，后臺報出：切換邏輯，PCP B運行，PCP A備用。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)輕微故障時（MINOR_FAULT），備用系統(tǒng)可用，延時5s，備用系統(tǒng)將自動切至運行系統(tǒng)，運行系統(tǒng)切為備用。

故障發(fā)生6s之后，換流變分接頭檔位由19調(diào)制20，后臺報出：分接頭已同步，系統(tǒng)輕微故障消失。根據(jù)系統(tǒng)控制和后臺報文，控制邏輯和后臺報文一致，未出現(xiàn)系統(tǒng)誤報情況，且在系統(tǒng)切換后，運行系統(tǒng)未再次發(fā)出分接頭調(diào)整命令，表明控制系統(tǒng)正常。懷疑為分接頭一次設(shè)備異常，造成分接頭調(diào)整延時完成，每年年檢時應(yīng)對機械機構(gòu)進行檢查和維護。

8 總結(jié)

寶雞換流站換流變已經(jīng)連續(xù)運行了7年，12臺換流變的分接頭動作次數(shù)平均均已超過1萬次，但從未對分接頭機械機構(gòu)進行檢查和維護，造成換流變分接頭檔位調(diào)整過程中，控制邏輯雖然正確，但由于機械卡澀等原因造成分接頭動作延時或不動作。本文通過對換流變分接頭原理、控制邏輯的分析，提出故障原因，對現(xiàn)場運維人員處理事故有著重大意義。

參考文獻

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