膠東換流站非電量保護“三取二”邏輯改造

楊　勇，張　鵬，范立明，于　洋（國網山東省電力公司檢修公司，濟南　250021）

膠東換流站非電量保護“三取二”邏輯改造

楊勇，張鵬，范立明，于洋
（國網山東省電力公司檢修公司，濟南250021）

2010年膠東換流站投運時，膠東換流站換流變壓器非電量保護采用“雙重化”配置，當有一套保護或者現(xiàn)場的非電量保護跳閘接點誤動時，會造成單極閉鎖，對山東電網安全穩(wěn)定帶來重大影響。因此，對換流變壓器非電量保護進行“三取二”邏輯改造，即當三個跳閘接點中的兩個跳閘接點導通時，才允許出口閉鎖直流，大大減少了因保護設備或跳閘接點誤動帶來的安全隱患。膠東換流站直流場非電量保護也存在類似的問題，故也對其進行了“三取二”邏輯改造。

直流輸電；換流變壓器；直流場；非電量保護；“三取二”跳閘邏輯改造

0　引言

±660 kV銀東直流輸電工程是山東省實施 “外電入魯”戰(zhàn)略的標志性工程，工程建成之后雙極4 000MW滿負荷運行，年送電量達300億kWh，承擔著山東省近1/10的供電負荷，經濟效益顯著［1-2］。

變壓器非電量保護包括瓦斯保護、壓力釋放閥保護、分接頭壓力繼電器保護、油溫保護［3-5］，其直流場非電量保護包括閥廳穿墻套管SF6壓力保護、直流分壓器SF6壓力保護及極Ⅱ母線電流互感器SF6壓力保護，均采用“雙重化”配置，不滿足《國家電網公司防止直流換流站單、雙極強迫停運二十一項反事故措施》中直流系統(tǒng)非電量保護應按照“三取二”原則出口的要求。因此在年度檢修期間，膠東換流站按照國家電網公司 《關于進一步加強直流換流站遺留隱患治理的通知》進行換流變壓器、直流場非電量三取二改造工作。

1　換流變壓器非電量保護“三取二”邏輯改造

1.1瓦斯保護配置

膠東站換流變壓器壓器各種非電量保護原理相同，即當達到動作條件，保護接點閉合，保護跳閘出口。以換流變壓器瓦斯保護為例進行說明。共有7個瓦斯繼電器，分別位于油箱主體、網側首尾端、閥側首尾端和有載分接開關。每個瓦斯繼電器有4個接點，其中：1個接點為輕瓦斯保護，只發(fā)報警信號；另3個接點為重瓦斯保護，發(fā)報警和跳閘信號。

輕瓦斯保護原理為：發(fā)生電弧、短路和過熱時，產生大量氣體，氣體聚集在氣體繼電器上部，使油面降低，當油面降低到一定程度時，上浮球下沉，使控制接點接通，發(fā)出報警信號［6］。

重瓦斯保護原理為：換流變壓器內部發(fā)生嚴重故障（例如電弧）時，油體積會急劇增大，油流沖擊擋板，擋板偏轉并帶動板后的連動桿轉動上升，使控制接點接通，發(fā)出跳閘信號。

1.2非電量“三取二”邏輯改造

改造前換流變壓器非電量保護邏輯如圖1所示。換流變壓器非電量“三取二”邏輯改造前，換流變壓器非電量保護采用“雙重化”配置，當有一套保護動作，即跳閘出口時，若瓦斯保護一個接點閉合，換流變壓器非電量保護裝置SBH106A動作，跳閘出口，閉鎖直流系統(tǒng)，存在瓦斯接點誤動引起直流系統(tǒng)閉鎖的隱患，不滿足《國家電網公司防止直流換流站單、雙極強迫停運二十一項反事故措施》中直流系統(tǒng)的非電量保護應按照 “三取二”原則出口配置的要求。因此，在年度檢修期間對換流變壓器非電量保護進行改造，在原有的兩副跳閘接點的基礎上，增加一副跳閘接點，每個跳閘接點分別送至非電量保護屏內后，通過重動裝置（DCD-100）擴展成兩副跳閘接點，再送入SBH-106A。由SBH-106A型非電量保護裝置的CPU進行三取二邏輯判斷，判斷滿足條件后跳閘出口。原理電路如圖2所示。

圖1　改造前換流變壓器非電量保護邏輯

圖2　改造后換流變壓器非電量保護邏輯

2　直流場非電量保護“三取二”邏輯改造

2.1直流場非電量保護配置

直流場非電量保護包括極Ⅰ、Ⅱ閥廳穿墻套管SF6壓力保護，極Ⅰ、Ⅱ極母線直流分壓器SF6壓力保護，極Ⅰ、Ⅱ極中性母線直流分壓器SF6壓力保護，極Ⅰ、Ⅱ極出線光CT SF6壓力保護共8組非電量保護，其原理相同，即當SF6壓力降低到一定程度時，保護接點閉合，保護跳閘出口，故以極Ⅰ穿墻套管為例進行說明。

2.2穿墻套管SF6壓力保護

直流場穿墻套管一側連接閥廳內換流閥設備，另一側連接閥廳外直流場內直流設備，在穿墻套管內的導體外用SF6氣體絕緣，當SF6氣體壓力低于3 bar時報警，低于1 bar時跳閘閉鎖直流系統(tǒng)。SF6壓力保護跳閘改造前，只有一個壓力表，當壓力低于1bar時發(fā)出跳閘命令，不滿足《國家電網公司防止直流換流站單、雙極強迫停運二十一項反事故措施》中直流系統(tǒng)的非電量保護應按照“三取二”原則出口配置的要求。為此，在年度檢修期間對其進行了非電量保護進行改造，但因現(xiàn)場條件限制，無法接入3個壓力表，只能接入2個。為實現(xiàn)“三取二”原則，將2個壓力表的告警、跳閘分別取 “與”，跳閘接點取“與”，這樣構成3個跳閘信號；3個跳閘信號分別接入3個重動繼電器，將1個接點的信號擴展為2個完全相同的信號，送入非電量保護裝置SBH-106A進行“三取二”邏輯判斷；當3個跳閘接點的任意2個接點回路導通，SBH-106A動作跳閘，如圖3所示。

圖3　閥廳穿墻套管改造前的非電量保護邏輯

圖4　閥廳穿墻套管改造后的非電量保護邏輯

3　結語

膠東換流站直流系統(tǒng)非電量保護“三取二”邏輯改造后提高了保護系統(tǒng)的可靠性，大大降低直流系統(tǒng)非電量保護跳閘回路異常導致單極閉鎖的概率，提高了整個直流輸電系統(tǒng)保護的可靠性［4］，對于維護整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性有重要意義［5］。此方法對其他直流換流站直流系統(tǒng)非電量改造，及新建特高壓直流輸電系統(tǒng)保護設計、運行和管理提供了重要參考［6］。

［1］劉本粹.西北電網外送暨寧東—山東±660 kV高壓直流聯(lián)網示范工程淺議［J］.電網與清潔能源，2010，26（1）：9-13.

［2］趙畹君.高壓直流輸電工程技術［M］.北京：中國電力出版社，2010.

［3］國網電網公司運維檢修部.直流換流站運維技能培訓教材換流站運行［M］.北京：中國電力出版社，2012.

［4］黃曉明.提高特高壓直流輸電系統(tǒng)的可靠性措施［J］.電力設計，2007（2）：65-69.

［5］王春成.高壓直流輸電改進后的雙重化保護冗余配置方案［J］.中國電力，2014，47（6）：18-21.

［6］張全元.變電運行現(xiàn)場技術問答［M］.北京：中國電力出版社，2007.

“Selecting 2 from 3”Logic Transformation for Non-electricity Protection in Jiaodong Converter Station

YANG Yong，ZHANG Peng，F(xiàn)AN LiMing，YU Yang
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250021，China）

The“double”configuration is adopted for the transformer non-electricity protection in Jiaodong converter station after the commissioning in 2010.Amisoperation of one protection device or a contactof non-electricity protection tripping can cause unipolar atresia，which canmake significants impacts to the security and stability of Shandong power grid.“Selecting 2 from 3”tripping logic transformation，that is to say，the export blocking DC is allowed only when two of three trip contacts are conduction，is adopted for the transformer non-electricity protection to reduce dangers caused by wrong tripping signals mostly in Jiaodong converter station.

HVDC；converter；DC field；non-electricity Protection；“selecting 2 from 3”tripping logic transformation

TM721.1

B

1007-9904（2016）04-0058-03

2015-11-17

楊勇（1986），男，從事高壓交直流系統(tǒng)運行、維護工作；

張鵬（1982），男，工程師，從事高壓交直流系統(tǒng)運行、維護工作；

范立明（1984），男，工程師，從事高壓交直流系統(tǒng)運行、維護工作；

于洋（1986），男，從事高壓交直流系統(tǒng)運行、維護工作。