換流站換流變分接頭常見檔位異常分析

鄭 華，姚其新，劉 潯，黃瑤玲，吳 萍

（國網湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430050）

1 分接頭檔位測量原理

換流站換流變分接頭檔位測量原理為：分接頭傳動桿安裝有兩個電阻盤，每個檔位對應不同的電阻值[1-2]。當分接頭動作時，電阻盤隨傳動桿轉動，輸出當前檔位對應的電阻值至檔位變送器，由檔位變送器將輸入的電阻量轉換成4-20 mA信號量，再送至對應換流變電子控制系統（ETCS）的模擬量采集板（PS868），經過信號處理板（PS830）程序計算后得到本系統分接頭檔位測量值TCP如圖1。

換流變分接頭檔位的計算邏輯為：PS868板采集到對應檔位的4-20 mA電流量后，將測量值送至PS830板中，通過計算、補償后得到檔位校準值TCP_ADJUST，再換算取整后得到分接頭檔位值TCP[3]。

圖2 中，檔位校準值TCP_ADJUST和分接頭檔位值TCP均為整型變量，TCP=TCP_ADJUST/1000000取整。為保證分接頭檔位值TCP與實際檔位一致，檔位校準值TCP_ADJUST應在兩檔中間值附近時，受到測量誤差的影響最小。例如實際檔位為19檔時，TCP_ADJUST應在19000000與20000000的中間值19500000附近，TCP=19.5取整，為19檔；若TCP_ADJUST長期接近20000000，則因為板卡測量誤差或變送器輸出誤差等原因，極易導致某一時刻TCP_ADJUST超過20000000，使得分接頭檔位值TCP變為20。

2 檔位異常分析

2.1 電阻盤接觸不良

當出現電阻盤接觸不良時，可能會導致電阻值偏大或是測量回路斷開[4]。由于在軟件中設置了上下限制，小于輸出電流4 mA時會直接報傳感器故障，并保持檔位值與之前一致。通過以上報警可判斷電阻盤接觸不良的異常。由于電阻盤內各電阻安裝比較緊密，對觸點進行處理時存在誤碰的風險，所以需要將對應換流變電子控制設備打至試驗狀態。

2.2 檔位變送器異常

2016年11月，龍泉站OWS事件記錄發極II Y/D C相換流變分接頭檔位不一致告警，現場檢查發現極II Y/D C相換流變分接頭檔位在20檔，其余相在19檔?，F場檢查極II Y/D C相換流變分接頭檔位，實際檔位與其他相一致為19檔，而OWS后臺顯示檔位為20檔。登錄極II Y/D C相ETCS A系統板卡（運行系統）檢查軟件中分接頭檔位值，發現檔位測量值TCP為20，比實際值高一檔。

將極II Y/D C相ETCS A系統切換至備用，B系統切換至值班，檔位不一致告警消除，OWS后臺顯示檔位值與就地一致均為19檔。登錄極II Y/D C相ETCS B系統板卡，發現檔位測量值TCP恢復至19檔。檢查極II Y/D C相A系統PS868板卡及檔位變送器，發現變送器輸出4-20 mA電流偏大，PS868板卡測量值偏小，最終更換了PS868板卡及檔位變送器，更換后極II Y/D C相ETCS A系統檔位測量值恢復正常。在更換后需調節檔位測量值的最大值和最小值分別對應電流輸出的4 mA和20 mA，并且分別將對應的電阻值寫入信號處理板（PS830）中。

圖1 換流變分接頭檔位測量示意圖Fig.1 Converter transformer tap stalls schematic diagram of measurement

圖2 換流變分接頭檔位值TCP計算邏輯圖Fig.2 Converter transformer tap stalls TCP value calculation logic diagram

圖3 故障狀態下極II Y/D C相ETCS A系統分接頭檔位測量值Fig.3 The measuring value of a system tap stalls，ETCS of C phase,Y/D,pole II

2.3 模擬量采集板異常

2017年09月，宜都站OWS報極IIY/Y A相換流變“分接頭未同步”，現場檢查極I Y/D C相換流變分接頭在18檔，其余換流變均在19檔。經過對換流變分接頭控制回路及軟件邏輯的綜合分析，讀取模擬量采集板(PS868)輸入電流值正常，而后臺讀取的采樣值偏小，可以判定最終確定換流變分接頭測量回路的采樣板卡故障。由于PS868板內部采用光隔元件，在長時間工作后老化比較明顯，對測量會造成影響。

2.4 回路升降檔繼電器故障

2016年08月宜都站在執行功率升降的過程中，OWS報極IY/D C相換流變“分接頭未同步”，現場檢查極I Y/D C相換流變分接頭在20檔，其余換流變均在21檔。故障發生后，檢查后臺檔位采樣值正常，變送器電流輸入值正常。就地進行升降操作發現，換流變分接頭升檔執行回路中升檔接觸器故障，導致換流變分接頭升檔操作無法完成，現場更換升檔接觸器后故障消除，分接頭恢復至21檔運行。對舊繼電器進行試驗發現操作較卡澀，可能會導致滑檔出現，即到目標檔位后繼電器不能復位，造成檔位繼續下降。滑檔會造成換流變三相電流不平衡，差流過大時可能會導致保護動作[5]，影響直流系統的可靠運行。

2.5 結論

換流變分接頭的檔位值雖然采用了A、B雙套系統測量，但出現單系統測量異常時，系統沒有有效的手段檢測是否是測量故障導致異常，還是分接頭真實存在滑檔、跳檔現象。出現異常時A、B套系統并不會自動切換，故障系統繼續運行。同時極控系統中的三相換流變的實際檔位值是按照三相檔位測量值的和取平均來計算。一旦某一相的檔位測量值偏差過大時，會直接改變系統中的實際檔位值，從而導致系統要求調節三相檔位與計算實際檔位值一致。這時可能會造成現場的三相擋位不一致，引起三相電流不平衡等嚴重后果。所以在換流變分接頭檔位出現異常時，應首先考慮將分接頭控制打至手動位置，再通過檢查現場各相換流變實際檔位，進行分相調節確保三相分接頭檔位一致后再進行處理。

3 結語

針對分接頭檔位異常常用的檢查手段有：

（1）比對現場分接頭檔位和后臺顯示檔位，判斷檔位測量回路是否正常；

（2）切換極控制系統，排除測量回路異常對檔位控制的影響；

（3）讀取后臺分接頭檔位的模擬量采樣，確認采樣數據正常；

（4）讀取變送器輸出電流值，確認電阻盤輸出正常；

（5）通過就地操作，檢查升降檔繼電器性能正常。

通過以上幾種分析方法可以快速準確的找出換流變檔位故障原因，制定正確的故障處理方案，有效避免由于檔位異常造成事故擴大。

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[1]楊洋,袁興宇,謝青洋.永富直流換流變分接頭控制邏輯分析[J].云南電力技術,2017,45(02)：145-148+151.YANG Yang，YUAN Xingyu，XIE Qinyang.Analysis on controlofconvertertransformerin Yong-Fu HVDC Project[J].Yunnan Electric Power,2017,45(02)：145-148，151.

[2]劉源,毛志平,王鵬.高壓直流輸電系統換流變分接頭控制原理及典型故障分析[J].電工技術,2016,(10)：45-48.LIU Yuan,MAO Zhiping,W Peng.Control principle and typical fault analysis of converter switching jointin HVDC system[J].Electricengineer，2016,(10)：45-48.

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[5]劉家軍,路振宇,葛彥昭.引入分接頭檔位的換流變差動保護方案研究[J].河南科技,2015,(02)：65-67.LIU Jiajun,LU Zhenyu,GE Yanzhao.Rheological change differential protection scheme study with introduced tap stalls[J].Journal of Henan Science and Technology，2015,(02)：65-67.