膠東換流站換流變控制及動作原理分析

楊 勇，劉麗娜，于 洋，程 寧

（國網山東省電力公司檢修公司，濟南 250118）

膠東換流站換流變控制及動作原理分析

楊 勇，劉麗娜，于 洋，程 寧

（國網山東省電力公司檢修公司，濟南 250118）

換流變分接頭的控制對高壓直流輸電系統的運行起著重要作用。以膠東換流站為例，介紹換流變分接頭各種不同控制方式，闡述換流變分接頭控制原理，并說明其他功能，為快速確認換流變分接頭動作故障點提供參考，保證換流變壓器通過分接頭的調整能使換流器在優化參數下正常運行。

直流輸電；換流變；分接頭；控制；動作原理

0 引言

換流變壓器分接頭控制是直流輸電系統控制系統中用于自動調整換流變壓器有載分接開關位置的一個環節［1］，其目的是保持整流器的觸發角α（或逆變器的關斷角γ）在指定的范圍內或者維持閥側繞組空載電壓Udi0在指定的范圍內，以便減小其無功消耗，降低直流傳輸中的線損，提高直流系統能量利用率［2］。換流變壓器的分接頭控制屬于慢速控制，每步約5～10 s。因此在整個極控系統的協調配合中，由閥組控制改變觸發角α值對擾動進行快速響應，維持恒定的直流電流，再由換流變壓器分接頭控制進行慢速控制，維持整流側觸發角α在設定的范圍之內。分接頭控制包括自動和手動兩種運行模式。功率傳輸的過程中，分接頭用于控制觸發角α（或逆變器的關斷角γ）和閥側理想空載電壓，此時應避免在直流功率傳輸的過程中對分接頭進行手動控制。在自動控制模式下，換流變壓器分接頭根據整流器觸發角α的角度（或逆變器的關斷角γ的角度）進行調節［3］。

1 分接頭控制方式

自動模式下，分接頭控制方式包括空載控制、角度控制、理想空載直流電壓Udi0控制，Udi0限幅在手動模式下也有效［4］。

1.1 角度控制

1.1.1 觸發角控制

整流側的分接頭控制用來維持觸發角α在指定的范圍內（根據銀東直流系統設計規范書，銀東直流整流站觸發角α穩定在15°±2.5°），銀東直流系統正常運行時，觸發角控制比較觸發角α實際值與觸發角α設定值（設定值為15°）的大小，如果差值大于2.5°，極控系統發出降分接頭指令，如果差值小于-2.5°，極控系統則發出升分接頭指令［5］。

1.1.2 關斷角γ角度控制

逆變側的分接頭控制用來維持關斷角γ在指定的范圍內（根據銀東直流系統設計規范書，銀東直流整流站關斷角γ穩定在17°±2.5°），銀東直流系統正常運行時，關斷角控制比較觸發角γ實際值與觸發角 γ設定值（設定值為 17°）的大小，如果差值大于2.5°，極控系統發出降分接頭指令，如果差值小于-2.5°，極控系統則發出升分接頭指令。

1.2 閥側空載電壓控制

膠東換流站作為逆變站正常運行時，閥側空載電壓Udi0控制通過比較Udi0_act（閥側空載電壓實測值）與 Udi0_ref（根據膠東換流站設計規范書， 膠東換流站閥側空載參考值333.63 kV）的大小，如果大于3.4 kV，極控系統則發出升檔命令，如果小于-3.4 kV，極控系統則發出降檔命令。

2 分接頭動作原理

當極控系統通過邏輯計算后，將分接頭的升降停止命令通過現場串行總線發送至換流變有載分接開關有載調壓開關機構箱內，進行分接頭升降操作，如圖1所示。

圖1 換流變壓器有載分接開關控制回路

以升檔為例說明，極控系統發出升檔命令時，電流通過X3／2經S1（1-4）→S1（9-10）→K1（32-31）→S12（7-8）→S6.2（3-4）→S5（11-12）→K3（22-21）→K2（A1-A2）→S1（11-12）到X3／3，K2繼電器通電吸合，K2的1-2、3-4、5-6閉合，使電機主回路線路接通，電機轉動。同時，K2的21x-22x斷開，以閉鎖降檔操作回路。電機轉動約0.4 s后，通過電動機構的機械部件S12動作，使S12的3-4、9-10閉合，5-6打開。電流通過S12的9-10、X4／2-1、K1（A2-A1），K1繼電器的線圈吸合，K1的31-32、41-42打開，1-2、3-4、5-6閉合，閉鎖住升、降控制開關，實現電動機構的步進操作，此時K2線圈的吸合由S1（7-8）→S12（3-4）→S12（7-8）→S6.2（3-4）→S5（11-12）→K3（21-22）→K2（A1-A2）→S1（11-12）回路通電保持。直至電機轉動約4.5 s，驅動S12動作的機械部件復位，S12上的所有觸點也都復位，給K2線圈通電的回路斷開，升接觸器復位使電機斷電，同時啟動觸點S11（1-2）再次閉合。一個由保持觸點的動作臂操作的制動盤使電動機構停在正常的運行位置。如電動機構運行過程中控制電源斷電，因S12（3-4）是閉合的，在重新恢復電源后電動機構將繼續按原來動作方向自動啟動并運行到正確位置。

3 有載分接開關升降檔切換開關的動作順序

以有載分接開關6檔降到5檔為例，動作過程如圖2所示。

圖2 有載分接開關降檔順序過程

1）主觸頭x通過負載電流，H觸頭臂接第7分接，V觸頭臂接第6分接；

2）主觸頭x通過負載電流，H觸頭臂接由第7分接移至第5分接，V觸頭臂接不動；

3）主觸頭x斷開，負載電流在第一次過零時滅弧，過渡觸頭y及過渡電阻Ry通過負載電流；

4）過渡觸頭y及u均接通，負載電流在過渡觸頭y及u兩回路間分配通過；

5）過渡觸頭y斷開，并在電流第一次過零時滅弧，過渡觸頭u及過渡電阻Ru通過負載電流；

6）主觸頭v及過渡觸頭u均閉合，主觸頭v通過負載電流，開關完成6檔到5檔的操作。

4 結語

通過介紹膠東換流站換流變分接頭控制及動作原理的分析，便于平時的運行維護，尤其在故障處理情況下，便于運維人員快速確認換流變分接頭動作故障點，便于恢復正常運行。也為其他換流站提供換流變分接頭故障處理提供參考。

［1］咸日常.變壓器有載分接開關常見故障的綜合判斷與現場處理［J］.高壓電器，2002，38（5）：49-51.

［2］莫登斌，孫曉梅.變壓器有載分接開關電動機構故障的現場處理［J］.變壓器，2010，47（2）：31-33.

［3］付賢東，湯李龍.變壓器有載分接開關調檔故障的現場處理［J］.工程技術（全文版），2016（12）：232.

［4］趙畹君．高壓直流輸電工程技術［M］．北京：中國電力出版社，2004.

［5］浙江大學發電教研組直流輸電科研組．直流輸電［M］．北京：水力電力工業出版社，1985.

Control and Operation Principle of Converter Transformer in Jiaodong Converter Station

YANG Yong，LIU Lina，YU Yang，CHENG Ning
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China）

The control of converter transformer tap plays an important role in HVDC transmission system operation.Taking Jiaodong converter station as an example，different control modes of the converter transformer tap and those control principles are introduced.The other functions of the converter transformer tap are also illustrated.It provides the theoretical basis for confirming the fault point of converter transformer tap quickly，which ensures that the converter transformer can run normally with optimizing parameters through the adjustment of the tap.

DC power transmission；change flow；tap；control；operation principle

TM72

B

1007－9904（2017）02－0052－03

2016-09-08

楊 勇（1986），男，從事高壓直流系統運行、維護工作；

劉麗娜（1988），女，從事高壓直流系統運行、維護工作；

于 洋（1986），男，從事高壓直流系統運行、維護工作；

程 寧（1983），男，從事高壓直流系統運行、維護工作。