±800kV特高壓直流輸電工程保護閉鎖策略分析

劉曉丹

（南京南瑞繼保電氣有限公司,江蘇南京,211102）

0 引言

特高壓直流輸電工程在正常的運行中，直流系統也會由于遭到雷擊或者過電壓等情況導致線路發生故障。如果直流輸電系統發生故障后造成直流保護動作或者控制系統啟動的線路停運就是故障緊急停運。上述的直流保護和控制系統動作主要就是為了迅速的切去故障點的電流；將交流斷路器與交流系統之間的聯系進行隔離。但是當直流線路中的一次設備出現故障后，由于電路中缺少能夠直接切斷直流電流的斷路器，只能通過直流電路的控制保護系統來對故障設備進行隔離。

1 ±800kV特高壓直流輸電工程故障隔離的方法

1.1 一般隔離措施

當特高壓直流工程發生故障以后，一般的隔離措施有以下幾種：（1）立即切換到備用控制系統；（2）移相并閉鎖換流器；（3）瞬降換流器功率；（4）跳換流變交流側的斷路器；（5）啟動斷路器的失靈保護；（6）閉鎖交流斷路器等。

1.2 旁通對的投入對直流系統發生故障的影響

在對故障進行隔離時，投入旁通對，這種措施也可以將線路中的故障點從線路中隔離出來，以此來保護直流系統安全的運行。其在工作中主要是將交流側的電流和直流側的電流進行隔離。如下圖1所示為直流系統中投入旁通對和正常情況下閥組換流器的導通情況圖。

當直流電路中投入旁通對時，將直流回路從電路中隔離了出來，也就等于是直流回路發生了短路，此時換流變壓器中并沒有電流進入。另外，如果閥內發生短路，旁通對可以將故障轉移到自身上，對設備進行保護。由于在一些特高壓直流電路中，故障比較特殊，因此如果投入旁通對時，就會使故障的電流過大，進而會沖擊到線路中的一些避雷器等設備，此時，控制系統就會發出禁投旁通對的指令。

圖1 直流系統投入旁通對和正常情況下閥組換流器的導通狀態

2 ±800kV特高壓直流輸電工程的閉鎖類型

2.1 特高壓直流保護閉鎖類型

特高壓直流保護閉鎖類型一般有以下4種：（1）X閉鎖—旁通對不投閉鎖。通常如果閥發生故障時，就會用到X閉鎖。或者當觸發電路所選擇的旁通對由于一些原因而沒有被投入到故障線路中時，這時線路中也會出發X閉鎖。（2）Y閉鎖—條件投旁通對閉鎖。此種閉鎖類型一般用于不會對設備施加嚴重壓力的直流側故障或者交流側故障的線路中。（3）Z閉鎖—旁通對投入閉鎖。此種閉鎖類型多用于接地故障或者直流側過電流的故障中，另外，在換流器保護與旁通開關故障的保護中也會經常用到此種類型的閉鎖。（4）Z閉鎖—特殊條件閉鎖。

2.2 具體實例

某±800kV特高壓直流輸電線路在直流調試試驗時，采用Z閉鎖類型為例，對特高壓直流線路的閉鎖邏輯策略進行分析：此試驗以控制保護系統的設計說明為依據，如果線路發生了故障，系統所做出的保護動作的順序應該如此：換流變壓器進行Z閉鎖—交流斷路器跳閘—換流變壓器被隔離。在試驗開始之前，賓金直流雙極運行，此時在電流的控制下，雙極電流為500A，當閥組出現快速保護的動作后，保護系統中的備用系統發生Z閉鎖。閥組控制整流側被強制移相，同時在電路中投入了旁通對或者旁通斷路器。

3 雙端的通信狀況對直流閉鎖的影響

3.1 兩側換流站的通信狀況對閉鎖的影響

一般在電路系統的正常運行中，特高壓直流整流同逆變站之間都會進行通信信息的互換。所以，當a側換流閥出現故障時而閉鎖時，a側的閉鎖信號就會傳遞給b側的換流站，如果當b側的換流站接受到了a側換流站所發來的閉鎖信號時，b側的換流站就會自動進入Y類型的閉鎖邏輯。但是需要說明的是，如果是由于外部環境中的光纖等原因造成了兩側的換流站之間不能夠進行通信時，如果a側的換流站出現了閉鎖，此時b側的換流站接收不到閉鎖信號，b側只能自行保護閉鎖。

3.2 具體實例

本次試驗中，還是以±800kV賓金直流調試試驗的項目為例，對特高壓直流閉鎖的邏輯策略進行了詳細的分析：此次試驗在進行時，兩側的換流站之間辦呢進行通信，利用了控制保護系統軟件位置的方式，模擬逆變器閥組快速過電流保護動作。試驗在開始之前，賓金直流單機大地回線運行，電流控制模式下，電流的控制指令為500A，在逆變器閥組快速過電流保護動作之后，直流系統中的電流就會出現突然增長的情況，此時整流側的觸發角被強制移相到120度，直流系統重啟操作失敗，整流側進行閉鎖。

4 結論

本篇文章中對±800kV特高壓直流輸電工程的保護閉鎖邏輯進行了詳細的闡述，同時也對兩側換流站通信對閉鎖情況的影響進行了分析從而得出：當±800kV特高壓直流系統出現故障時，此時直流保護系統用切換備用系統等其他的措施來隔離線路中的故障；在一些比較特殊的情況下，當直流系統中發生故障以后，需要投入旁通對來對線路中的故障進行隔離；根據換流閥在閉鎖時旁通對的投入情況，將±800kV特高壓直流保護閉鎖分成了4種類型；如果直流系統兩側的換流站出現通信中斷時，a側換流站出現閉鎖，則b側換流站會進入空載運行的狀態。如果b側出現閉鎖，a側就會發生短路故障，此時直流線路中的整流側被強制移相后自動閉鎖，實現故障切除保護線路。

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