膠東換流站換流變控制及動(dòng)作原理分析

楊 勇，劉麗娜，于 洋，程 寧

（國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，濟(jì)南 250118）

膠東換流站換流變控制及動(dòng)作原理分析

楊 勇，劉麗娜，于 洋，程 寧

（國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，濟(jì)南 250118）

換流變分接頭的控制對(duì)高壓直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)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(rèn)換流變分接頭動(dòng)作故障點(diǎn)提供參考，保證換流變壓器通過分接頭的調(diào)整能使換流器在優(yōu)化參數(shù)下正常運(yùn)行。

直流輸電；換流變；分接頭；控制；動(dòng)作原理

0 引言

換流變壓器分接頭控制是直流輸電系統(tǒng)控制系統(tǒng)中用于自動(dòng)調(diào)整換流變壓器有載分接開關(guān)位置的一個(gè)環(huán)節(jié)［1］，其目的是保持整流器的觸發(fā)角α（或逆變器的關(guān)斷角γ）在指定的范圍內(nèi)或者維持閥側(cè)繞組空載電壓Udi0在指定的范圍內(nèi)，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(tǒng)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(gè)極控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合中，由閥組控制改變觸發(fā)角α值對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行快速響應(yīng)，維持恒定的直流電流，再由換流變壓器分接頭控制進(jìn)行慢速控制，維持整流側(cè)觸發(fā)角α在設(shè)定的范圍之內(nèi)。分接頭控制包括自動(dòng)和手動(dòng)兩種運(yùn)行模式。功率傳輸?shù)倪^程中，分接頭用于控制觸發(fā)角α（或逆變器的關(guān)斷角γ）和閥側(cè)理想空載電壓，此時(shí)應(yīng)避免在直流功率傳輸?shù)倪^程中對(duì)分接頭進(jìn)行手動(dòng)控制。在自動(dòng)控制模式下，換流變壓器分接頭根據(jù)整流器觸發(fā)角α的角度（或逆變器的關(guān)斷角γ的角度）進(jìn)行調(diào)節(jié)［3］。

1 分接頭控制方式

自動(dòng)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(dòng)模式下也有效［4］。

1.1 角度控制

1.1.1 觸發(fā)角控制

整流側(cè)的分接頭控制用來維持觸發(fā)角α在指定的范圍內(nèi)（根據(jù)銀東直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范書，銀東直流整流站觸發(fā)角α穩(wěn)定在15°±2.5°），銀東直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，觸發(fā)角控制比較觸發(fā)角α實(shí)際值與觸發(fā)角α設(shè)定值（設(shè)定值為15°）的大小，如果差值大于2.5°，極控系統(tǒng)發(fā)出降分接頭指令，如果差值小于-2.5°，極控系統(tǒng)則發(fā)出升分接頭指令［5］。

1.1.2 關(guān)斷角γ角度控制

逆變側(cè)的分接頭控制用來維持關(guān)斷角γ在指定的范圍內(nèi)（根據(jù)銀東直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范書，銀東直流整流站關(guān)斷角γ穩(wěn)定在17°±2.5°），銀東直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，關(guān)斷角控制比較觸發(fā)角γ實(shí)際值與觸發(fā)角 γ設(shè)定值（設(shè)定值為 17°）的大小，如果差值大于2.5°，極控系統(tǒng)發(fā)出降分接頭指令，如果差值小于-2.5°，極控系統(tǒng)則發(fā)出升分接頭指令。

1.2 閥側(cè)空載電壓控制

膠東換流站作為逆變站正常運(yùn)行時(shí)，閥側(cè)空載電壓Udi0控制通過比較Udi0_act（閥側(cè)空載電壓實(shí)測值）與 Udi0_ref（根據(jù)膠東換流站設(shè)計(jì)規(guī)范書， 膠東換流站閥側(cè)空載參考值333.63 kV）的大小，如果大于3.4 kV，極控系統(tǒng)則發(fā)出升檔命令，如果小于-3.4 kV，極控系統(tǒng)則發(fā)出降檔命令。

2 分接頭動(dòng)作原理

當(dāng)極控系統(tǒng)通過邏輯計(jì)算后，將分接頭的升降停止命令通過現(xiàn)場串行總線發(fā)送至換流變有載分接開關(guān)有載調(diào)壓開關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，進(jìn)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(guān)控制回路

以升檔為例說明，極控系統(tǒng)發(fā)出升檔命令時(shí)，電流通過X3／2經(jīng)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(jī)主回路線路接通，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，K2的21x-22x斷開，以閉鎖降檔操作回路。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)約0.4 s后，通過電動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械部件S12動(dòng)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(guān)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)構(gòu)的步進(jìn)操作，此時(shí)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(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)約4.5 s，驅(qū)動(dòng)S12動(dòng)作的機(jī)械部件復(fù)位，S12上的所有觸點(diǎn)也都復(fù)位，給K2線圈通電的回路斷開，升接觸器復(fù)位使電機(jī)斷電，同時(shí)啟動(dòng)觸點(diǎn)S11（1-2）再次閉合。一個(gè)由保持觸點(diǎn)的動(dòng)作臂操作的制動(dòng)盤使電動(dòng)機(jī)構(gòu)停在正常的運(yùn)行位置。如電動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程中控制電源斷電，因S12（3-4）是閉合的，在重新恢復(fù)電源后電動(dòng)機(jī)構(gòu)將繼續(xù)按原來動(dòng)作方向自動(dòng)啟動(dòng)并運(yùn)行到正確位置。

3 有載分接開關(guān)升降檔切換開關(guān)的動(dòng)作順序

以有載分接開關(guān)6檔降到5檔為例，動(dòng)作過程如圖2所示。

圖2 有載分接開關(guān)降檔順序過程

1）主觸頭x通過負(fù)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(fù)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(dòng)；

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

4）過渡觸頭y及u均接通，負(fù)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(shí)滅弧，過渡觸頭u及過渡電阻Ru通過負(fù)載電流；

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

4 結(jié)語

通過介紹膠東換流站換流變分接頭控制及動(dòng)作原理的分析，便于平時(shí)的運(yùn)行維護(hù)，尤其在故障處理情況下，便于運(yùn)維人員快速確認(rèn)換流變分接頭動(dòng)作故障點(diǎn)，便于恢復(fù)正常運(yùn)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(guān)常見故障的綜合判斷與現(xiàn)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(guān)電動(dòng)機(jī)構(gòu)故障的現(xiàn)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(guān)調(diào)檔故障的現(xiàn)場處理［J］.工程技術(shù)（全文版），2016（12）：232.

［4］趙畹君．高壓直流輸電工程技術(shù)［M］．北京：中國電力出版社，2004.

［5］浙江大學(xué)發(fā)電教研組直流輸電科研組．直流輸電［M］．北京：水力電力工業(yè)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(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)工作；

劉麗娜（1988），女，從事高壓直流系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)工作；

于 洋（1986），男，從事高壓直流系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)工作；

程 寧（1983），男，從事高壓直流系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)工作。