特高壓換流站投旁通對(duì)的策略及改進(jìn)探析

肖資陽

【摘 ?要】在特高壓輸電工程中出現(xiàn)緊急停運(yùn)或是閉鎖的情況時(shí)，換流站需要以相應(yīng)的控制策略作為重要基礎(chǔ)，實(shí)施閉合旁路開關(guān)以及投入旁通對(duì)，以對(duì)可能發(fā)生的事故進(jìn)行有效隔離，或是保障其他相關(guān)的閥組能夠處于正常運(yùn)行狀態(tài)，而如果在此情況下采用錯(cuò)誤的方式投入旁通對(duì)，將能夠?qū)χ绷飨到y(tǒng)的緊急停運(yùn)以及閉鎖造成嚴(yán)重的阻礙。為了保障直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，在本文中，筆者將主要對(duì)特高壓換流站投旁通對(duì)的策略及改進(jìn)進(jìn)行探析。

【關(guān)鍵詞】特高壓換流站;投旁通對(duì);改進(jìn)

在高壓輸電工程之中，投旁通對(duì)已經(jīng)具有較長時(shí)間的應(yīng)用歷史，但是在特高壓換流站中，每極均具有兩個(gè)閥組，且閥組的投入旁通對(duì)能夠?qū)ν患?jí)的另一個(gè)閥組產(chǎn)生一定程度的影響。

一、緊急停運(yùn)及閉鎖過程簡(jiǎn)述

如果直流系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)直流極線接地等嚴(yán)重的故障，直流保護(hù)系統(tǒng)能夠推動(dòng)控制系統(tǒng)及時(shí)啟動(dòng)緊急停運(yùn)，閥組緊急停運(yùn)則在同時(shí)對(duì)換流閥進(jìn)行控制，使電壓和電流快速的降低至零，之后將換流變壓器的交流開關(guān)斷開，隔離交直流系統(tǒng)，此時(shí)對(duì)應(yīng)閥組轉(zhuǎn)呈備用狀態(tài)。極緊急停運(yùn)還能夠?qū)⒅行阅妇€開關(guān)斷開，同時(shí)將線路開關(guān)拉開，以提升系統(tǒng)設(shè)備的安全性。在部分故障情況下，雖然HVDC的控制功能能夠正常應(yīng)用，但是為了促使功率輸送得到快速恢復(fù)，仍應(yīng)將閉鎖程序啟動(dòng)，使直流功率輸送停止。

在直流系統(tǒng)緊急停運(yùn)以及閉鎖啟動(dòng)投旁通對(duì)策略時(shí)，換流器不僅能夠?qū)ψ詈髮?dǎo)圖閥的觸發(fā)脈沖進(jìn)行保留，還能夠在同一時(shí)間內(nèi)將與另一個(gè)閥的觸發(fā)脈沖發(fā)出，并將其它閥的觸發(fā)脈沖閉鎖，使同一相的兩個(gè)閥能夠形成通路，以加速直流電壓的下降。

在特高壓換流站之中，每個(gè)閥組均會(huì)配備相應(yīng)的旁路開關(guān)，以保障該閥組的解閉鎖不會(huì)對(duì)同極的另一個(gè)閥組的運(yùn)行造成不利影響。在投入旁通對(duì)之后，應(yīng)首先將旁路開關(guān)閉合，健全閥組所需的電流則由高低壓側(cè)直流開關(guān)進(jìn)行提供，主要在于旁通對(duì)所提供的電流通路需要以可控硅導(dǎo)通脈沖為基礎(chǔ)進(jìn)行維持，并且兩端電壓均能夠?qū)煽毓璧膶?dǎo)通產(chǎn)生重要影響，而投入旁通對(duì)卻難以保障電流能夠在旁通對(duì)的橋臂上完全流經(jīng)，所以，為了保障故障閥組能夠被切實(shí)有效的隔離，在投入旁通對(duì)之后，必須將旁路開關(guān)閉合。

二、誤投旁通對(duì)的影響

在某一次孤島調(diào)試的過程中，直流雙極輸送的功率為2500MW，將雙極的四個(gè)閥組調(diào)整至閉鎖的狀態(tài)之中，整流站極1雙閥組的錄波裝置波形圖如下圖1所示。

根據(jù)圖1可以了解到，在閉鎖開始以后，極控首先對(duì)降電流指令進(jìn)行執(zhí)行，此時(shí)參考電流1558A大幅度下降，直至312A，在50ms左右之后，極1雙閥組投入旁通對(duì)，同時(shí)發(fā)出閉合旁路開關(guān)的命令。在95ms之后，將強(qiáng)制移相啟動(dòng)，觸發(fā)角以120°為基礎(chǔ)增加至160°，并且在觸發(fā)角逐漸增大的過程之中，換相過沖電壓隨之增加，而投入旁通對(duì)能夠?qū)Q流閥換相過沖的電壓持續(xù)時(shí)間延長，可達(dá)125ms。在直流、交流系統(tǒng)的連接斷開以后，換流閥的電壓則能夠逐漸下降，直至為0.

在140ms之后，極1雙閥組的旁路開關(guān)BPS呈閉合狀態(tài)，且在低端閥組BPS閉合之后，高端閥組的BPS才能夠閉合。在低端閥組的BPS閉合之后，閥組之間的400kV母線電壓能夠發(fā)生突變，在此情況下，高端閥組BPS的回路呈開路狀態(tài)，同時(shí)極母線的電壓不會(huì)發(fā)生變化，所以高端閥組的電壓能夠以此為基礎(chǔ)升高，如圖2所示。

根據(jù)圖2可以了解到，避雷器參考電壓為599kV，電壓的最大值已經(jīng)達(dá)到680kV，所以能夠?qū)е聵O1高端閥組避雷器出現(xiàn)F5動(dòng)作，且如果母線電壓長時(shí)間處于異常狀態(tài)，并且與中性母線電壓之間具有較大的差異性，并十分有可能導(dǎo)致直流過電壓出現(xiàn)59/37DC動(dòng)作，最終引起閥組的閉鎖。

對(duì)于換流閥上的電壓，可以將其近似認(rèn)為其為換流變壓器二次側(cè)的線電壓，在理想狀態(tài)下，于三相整流橋橋臂上的最大反向電壓，為二次側(cè)線電壓的幅值。在V1——V6的6個(gè)換流閥之中，其中的最大反向電壓如表1所示。

通過進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算可以得到，可控硅級(jí)的反向最大電壓為8.58kV，根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，非重復(fù)反向電壓峰值為8.3kV。極1高端相可控硅首先報(bào)告了BOD故障，之后又報(bào)告了無回檢信號(hào)，返廠檢測(cè)結(jié)果顯示，該可控硅已經(jīng)發(fā)生損壞，而其發(fā)生損壞的原則，則為過電壓擊穿。該可控硅的位置在A相下橋臂，該橋臂所能夠承受的最大反向電壓與閥橋線電壓的最大值相同，由此可以了解到，在進(jìn)行閉鎖的過程中，過電壓有可能導(dǎo)致可控硅發(fā)生損壞。

三、改進(jìn)措施

（一）程序修改

在極閉鎖狀態(tài)下進(jìn)行投旁通對(duì)，將旁路開關(guān)進(jìn)行閉合卻未能夠?qū)Q相過電壓有效減少，同時(shí)還能夠?qū)е潞蠛祥y組的過電壓出現(xiàn)，完全與設(shè)計(jì)規(guī)范邏輯不相符。所以，在極控程序之中，需要增加禁止進(jìn)行投旁 ? ?通對(duì)的邏輯。在通常情況下，以下幾種情況，即需整流站禁止進(jìn)行投旁通對(duì)的情況：

第一，禁止投旁通對(duì)的命令來源于極保護(hù)，也就是極中性母線中出現(xiàn)過壓保護(hù)59LV動(dòng)作：（1）在正常運(yùn)行狀態(tài)下，UdN在98kV以上，且該情況持續(xù)時(shí)長在100ms以上;（2）在金屬回線轉(zhuǎn)換開關(guān)0050或是0030剛斷開的狀態(tài)下，UdN在98kV以上，且該情況持續(xù)時(shí)長在428ms以上。

第二，由保護(hù)性閉鎖所引起的禁止投旁通對(duì)命令主要涉及以下4個(gè)方面：（1）收到來自于對(duì)站的緊急停運(yùn)信號(hào)，與此同時(shí)不存在OLT試驗(yàn);（2）直流線路的緊急停運(yùn)命令來自于極控;（3）極閉鎖命令來自于極保護(hù);（4）單閥組閉鎖命令來自于組保護(hù)或是組控。

第三，由極閉鎖所導(dǎo)致的禁止投旁通對(duì)命令主要包括以下三種情況：（1）閉鎖命令來自于極保護(hù);（2）閉鎖命令來自于對(duì)站，與此同時(shí)不存在OLT試驗(yàn);（3）在當(dāng)前的控制系統(tǒng)以及冗余系統(tǒng)的“NO ESOF”信號(hào)均為0.

結(jié)束語

作為直流系統(tǒng)停運(yùn)的重要控制策略，投旁通對(duì)能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生重要的影響，因?yàn)槠洳粌H能夠保障換流閥上的電壓更加平緩以降低閥片損壞的可能性，還能夠有效降低母線變化的幅度，避免引起避雷器以及保護(hù)動(dòng)作，可見投旁通對(duì)在其中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

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（作者單位：國網(wǎng)四川特高壓宜賓管理處）