特高壓直流換流站保護(hù)裝置調(diào)試要點(diǎn)淺析

冷歐陽(yáng)，田立山

(國(guó)網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司，內(nèi)蒙古　呼和浩特　010020)

錫盟—泰州±800 kV直流輸變電工程已經(jīng)過(guò)相關(guān)測(cè)試，并成功帶電投產(chǎn)。這項(xiàng)工程將在我國(guó)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃中扮演重要角色，是世界上首個(gè)額定容量達(dá)到1 000萬(wàn)kW的±800 kV特高壓直流輸電工程。該工程的建成投產(chǎn)將成為高壓直流輸電領(lǐng)域一個(gè)重要的標(biāo)志，不僅僅創(chuàng)造了新的國(guó)內(nèi)記錄，更刷新了世界紀(jì)錄，將最高額定容量由此前800萬(wàn)kW提高到了1 000萬(wàn)kW[1]。

該工程為全新的高電壓直流輸電，對(duì)保護(hù)、耐壓等級(jí)等都提出了嚴(yán)格的要求。按照全面嚴(yán)格考核的原則，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了2 701項(xiàng)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了631項(xiàng)系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)各方的不懈努力，最終達(dá)到了相應(yīng)的設(shè)計(jì)效果、交付標(biāo)準(zhǔn)[2]。

本文將分析高壓直流換流站保護(hù)系統(tǒng)在調(diào)試過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，以及產(chǎn)生的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)。

1　保護(hù)裝置類型及主要特點(diǎn)

1.1　保護(hù)裝置類型

本站采用的NSR-376裝置為由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式調(diào)相機(jī)變壓器組保護(hù)裝置，提供一個(gè)調(diào)相機(jī)變壓器單元所需要的全部電量保護(hù)，保護(hù)范圍包括：主變壓器、調(diào)相機(jī)、勵(lì)磁變。

NSR-376裝置適用于調(diào)相機(jī)變壓器組單元接線或其他接線方式，與此同時(shí)可滿足各部分電氣監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)要求[3]。

針對(duì)一個(gè)大型調(diào)相機(jī)變壓器組單元，根據(jù)保護(hù)的可靠性應(yīng)當(dāng)配置2套NSR-376保護(hù)裝置，2套保護(hù)裝置可以實(shí)現(xiàn)主保護(hù)、后備保護(hù)的全套雙重化，操作回路組成獨(dú)立屏柜，有利于運(yùn)維人員日常維護(hù)，非電量保護(hù)獨(dú)立組屏則有利于相關(guān)保護(hù)數(shù)據(jù)讀取。2套NSR-376裝置分別取自不同組電流互感器，其中主保護(hù)與后備保護(hù)二者共用1組電流互感器讀取數(shù)據(jù)，裝置出口分別對(duì)應(yīng)2組不同的跳閘線圈，雙重化的2套NSR-376裝置二次回路完全獨(dú)立[4]。

NSR-376裝置充分考慮大型調(diào)相機(jī)變壓器組保護(hù)最大配置要求。圖1為NSR-376裝置在大型調(diào)相機(jī)變壓器組保護(hù)上的典型應(yīng)用配置及組屏方案。本保護(hù)包括調(diào)相機(jī)保護(hù)、勵(lì)磁變保護(hù)及主變保護(hù)。

圖1 NSR-376 在調(diào)相機(jī)變壓器組中的應(yīng)用配置

1.2　保護(hù)裝置主要特點(diǎn)

本裝置通過(guò)高性能CPU和DSP實(shí)現(xiàn)中央處理器與數(shù)字信號(hào)處理器的有機(jī)結(jié)合，從而形成良好的的硬件設(shè)計(jì)平臺(tái)，通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，使得整個(gè)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔，便于維護(hù)。為了防止保護(hù)誤動(dòng)，通過(guò)相應(yīng)設(shè)置使得只有保護(hù)啟動(dòng)元件動(dòng)作才能開(kāi)放出口繼電器正電源，從而實(shí)現(xiàn)了此項(xiàng)功能[5]。

為了實(shí)現(xiàn)故障報(bào)告和事件記錄的實(shí)時(shí)整理，采用了相應(yīng)的采樣和計(jì)算技術(shù)，使得整個(gè)過(guò)程高速，報(bào)告與記錄生成及時(shí)。

為使對(duì)外的電磁輻射也滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本裝置將強(qiáng)電和弱電分開(kāi)，采用一定的的抗干擾措施，使得整個(gè)裝置滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。裝置可以通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行自我檢測(cè)，減少相應(yīng)故障發(fā)生[6]。

2　保護(hù)裝置調(diào)試方法

2.1　調(diào)試準(zhǔn)備工作

a. 計(jì)算相應(yīng)定值。首先應(yīng)寫出相應(yīng)保護(hù)所需定值并進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)計(jì)算出裝置實(shí)際投入使用時(shí)的定值。

b. 應(yīng)對(duì)裝置及屏柜在開(kāi)包后進(jìn)行相關(guān)檢查，保證外觀無(wú)問(wèn)題。

c. 檢查裝置及相關(guān)設(shè)備是否與保護(hù)系統(tǒng)正確連接，驗(yàn)證相關(guān)安裝的正確性。

d. 因?yàn)楸卷?xiàng)目所選用設(shè)備具有通信功能要求，在調(diào)試之前應(yīng)當(dāng)首先配置通信模塊。功能測(cè)試和相應(yīng)的二次系統(tǒng)測(cè)試應(yīng)當(dāng)完整全面。本工程相應(yīng)一次系統(tǒng)具備校驗(yàn)條件，要進(jìn)行極性校驗(yàn)。

2.2　安裝

a. 首先應(yīng)檢查現(xiàn)場(chǎng)條件，現(xiàn)場(chǎng)的電氣條件和機(jī)械條件都將對(duì)設(shè)備安裝有相應(yīng)的影響，應(yīng)進(jìn)行檢查并保證相應(yīng)值在允許范圍內(nèi)。

b. 安裝時(shí)應(yīng)先對(duì)接地進(jìn)行安裝，并用黃綠交替的導(dǎo)線將保護(hù)裝置插件背板的接地端子連接到接地銅排上。為減少誤操作等，接地線應(yīng)盡可能短，確保接地線具有最佳的導(dǎo)電性。需要著重考察接地點(diǎn)容量和防腐蝕能力，保護(hù)裝置地與變電站地之間的阻抗應(yīng)滿足相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，裝置只能一點(diǎn)接地。

c. 裝置接線應(yīng)符合接線圖的要求。

需要注意的是接地線是否與主網(wǎng)可靠相連關(guān)系到調(diào)試過(guò)程中的安全。

2.3　通電前檢查

對(duì)于外部回路而言，通電前需要進(jìn)行檢查，包括與該保護(hù)裝置相連接的系統(tǒng)中的其他部分。其中需要檢查TA回路、直流電源、開(kāi)入回路與開(kāi)出回路。TA檢查中主要是極性檢查、TA回路電流檢測(cè)量(一次注入電流)及接地檢查。

2.4　裝置通電檢查

2.4.1開(kāi)關(guān)電源通電檢查

對(duì)于直流電源，在僅插入的情況下應(yīng)進(jìn)行以下檢驗(yàn)。

a. 接入額定電源時(shí)，失電告警繼電器與“直流消失”觸點(diǎn)應(yīng)分別可靠吸合、可靠斷開(kāi)。

b. 當(dāng)外加試驗(yàn)直流電源由0緩慢調(diào)至80%額定值時(shí)，用萬(wàn)用表監(jiān)視失電告警繼電器觸點(diǎn)應(yīng)為從閉合到斷開(kāi)。然后，拉合1次直流電源。

c. 在斷電的情況下，轉(zhuǎn)插電源插件，然后在輸入電壓為額定電壓時(shí)，各級(jí)輸出電壓值應(yīng)保持穩(wěn)定。

d. 快速拉合直流試驗(yàn)，進(jìn)行3次快速拉合直流試驗(yàn)，裝置應(yīng)無(wú)任何異常。

2.4.2裝置上電設(shè)置

在斷電的情況下，插入全部插件，連接好面板與管理板之間的扁平電纜線。在此過(guò)程中，如果軟壓板錯(cuò)誤告警，則應(yīng)對(duì)軟壓板進(jìn)行重新操作；如果設(shè)備參數(shù)錯(cuò)誤或設(shè)備參數(shù)不一致告警，需要重新固化設(shè)備參數(shù)；如果定值錯(cuò)誤或定值不一致告警，需要重新固化定值；同時(shí)應(yīng)校驗(yàn)裝置類型、軟件版本號(hào)是否正確。

2.4.3模擬短路故障試驗(yàn)

在進(jìn)行模擬短路故障試驗(yàn)前，應(yīng)首先估計(jì)短路電流的大小，選擇合適的斷路器及電纜，確保滿足短路電流的要求[7]。 調(diào)試過(guò)程中，在保護(hù)邏輯上曾出現(xiàn)了相關(guān)問(wèn)題，在進(jìn)行“模擬線路差動(dòng)動(dòng)作”開(kāi)出傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，由于該測(cè)試功能未能實(shí)現(xiàn)保護(hù)出口，即“跳交流斷路器”、“閉鎖換流器”、“跳直流斷路器”等，從而觸發(fā)了直流保護(hù)“失靈啟動(dòng)遠(yuǎn)跳”保護(hù)功能。

失靈啟動(dòng)遠(yuǎn)跳保護(hù)的邏輯如圖2所示。

圖2 失靈啟動(dòng)遠(yuǎn)跳保護(hù)邏輯框圖

發(fā)生故障后，可以通過(guò)相關(guān)故障錄波對(duì)問(wèn)題進(jìn)行診斷，發(fā)生故障時(shí)刻故障錄波波形如圖3所示。

圖3　故障錄波波形

由故障錄波波形可以看出，模擬的直流線路差動(dòng)保護(hù)未出口跳閘，交流斷路器未分閘，且閥側(cè)電壓滿足失靈啟動(dòng)遠(yuǎn)跳保護(hù)的電壓判據(jù)。

直流保護(hù)程序存在“模擬線路差動(dòng)動(dòng)作”開(kāi)出傳動(dòng)測(cè)試功能不完善問(wèn)題，主要體現(xiàn)在觸發(fā)該測(cè)試功能后，跳閘出口不能執(zhí)行“跳交流斷路器”、“閉鎖換流器”、“跳直流短路器”等出口，引起失靈啟動(dòng)遠(yuǎn)跳保護(hù)誤動(dòng)作。在修改相關(guān)程序后，調(diào)試得以正常進(jìn)行。

3　結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)本次調(diào)試的相關(guān)內(nèi)容，可以得出調(diào)試的相關(guān)要點(diǎn)。首先檢查接線正確性，其中重點(diǎn)檢查接地是否安全，是否與主地網(wǎng)進(jìn)行連接。熟悉裝置功能，裝置上電前要核實(shí)裝置出廠前是否對(duì)相應(yīng)位置的絕緣進(jìn)行了檢測(cè)，并且對(duì)于相應(yīng)回路(如TA回路進(jìn)行檢查)。裝置通電后對(duì)裝置的電源進(jìn)行檢查，并插入全部插件，根據(jù)不同告警功能進(jìn)行調(diào)試。在進(jìn)行模擬短路試驗(yàn)時(shí)注意相關(guān)參數(shù)是否已達(dá)到安全穩(wěn)定的調(diào)試目的。