換相失敗發(fā)生的原因與抑制措施

陳海超

（中國(guó)電建集團(tuán)江西省電力設(shè)計(jì)院有限公司，南昌 330002）

1 換相失敗發(fā)生的原因

換相失敗大多是由逆變側(cè)的電氣參數(shù)處于異常的工作狀態(tài)而引起的，常見(jiàn)的原因有（1）換相時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成熄弧的時(shí)間不夠（2）觸發(fā)延遲角相對(duì)較大。當(dāng)正向電壓再一次施加到換流閥上時(shí)，由于晶閘管內(nèi)部載流子未重新排列更新，晶閘管還可以重新導(dǎo)通，或者還未結(jié)束但正向電壓已經(jīng)到來(lái)等原因，造成不應(yīng)該導(dǎo)通換流閥導(dǎo)通，換相失敗。和整流側(cè)相比而言，逆變側(cè)的換流閥的熄弧時(shí)間相對(duì)較短主要是因?yàn)樗枰休^高的傳輸效率，而在這種情況下，往往會(huì)出現(xiàn)熄弧時(shí)間不夠，所以換相失敗大多發(fā)生在逆變側(cè)。通常情況下導(dǎo)致?lián)Q相失敗的原因有以下幾種：

（1）逆變器的熄弧角ɑ 較小，不能滿足熄弧要求。

（2）換相電壓在短時(shí)間內(nèi)下降較大。

（3）直流電流Id在短時(shí)間內(nèi)增大較快。

（4）換相疊弧角μ 較大。

（5）交流系統(tǒng)不對(duì)稱換相電壓過(guò)零點(diǎn)前移。

2 抑制換相失敗的措施

如果直流系統(tǒng)換相失敗將對(duì)系統(tǒng)造成不良的后果，所以研究換相失敗對(duì)保證保障系統(tǒng)正常運(yùn)行有必要性。事實(shí)上，如果技術(shù)人員能夠及時(shí)采取相對(duì)應(yīng)的措施在很大程度上就可以避免換相失敗的發(fā)生或者減少換相失敗所造成的不良影響；針對(duì)換線失敗發(fā)生的特點(diǎn)，工程中常采取的預(yù)防措施有：

（1）減小延遲觸發(fā)角γ。減小延遲觸發(fā)角，有利于提前各閥的換相時(shí)間，這樣自然換相結(jié)束的時(shí)間也會(huì)提前，熄弧角ɑ 就會(huì)有所增大，晶閘管的熄弧時(shí)間也會(huì)延長(zhǎng)，這樣能很大程度上避免換相失敗，但是在逆變側(cè)，如果觸發(fā)延遲角減小了，系統(tǒng)的傳輸功率也會(huì)減小，那么消耗的無(wú)功功率會(huì)就會(huì)增大。所以該措施不具有良好的經(jīng)濟(jì)性，緊急情況下才會(huì)被采用。

（2）采用無(wú)功補(bǔ)償裝置抑制換相失敗。換相電壓大幅下降時(shí)也會(huì)造成換相失敗，而在換相過(guò)程中無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的作用在于可以維持換相電壓的穩(wěn)定，同時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備可以在很大程度上增大短路比（ESCR），保證換流電壓相對(duì)穩(wěn)定，為換相成功提供契機(jī)。

（3）采用電抗較大的平波電抗器。在系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，直流電流上升較快，這樣會(huì)造成換相失敗，而此時(shí)平波電抗器的電抗能抑制直流電流上升的速度，從而避免換相失敗。但是在設(shè)置平波電抗器的電抗值時(shí)要和系統(tǒng)中其他參數(shù)相協(xié)調(diào)，同時(shí)也要考慮成本問(wèn)題。

（4）采用漏抗較小的換流變壓器。采用漏抗較小的換流變壓器的實(shí)質(zhì)在于通過(guò)提高換相暫態(tài)過(guò)程的速度來(lái)減小換相疊弧角μ，而換相疊弧角和熄弧角是反比的關(guān)系，這樣就能有效抑制換相失敗。但是如果要求換流變壓器的漏抗過(guò)小的話，就會(huì)導(dǎo)致?lián)Q相電抗過(guò)小，換相電抗過(guò)小將不能抑制系統(tǒng)故障后的短路電流。

（5）減小多饋入交互因子。多饋入交互因子較大時(shí)，各換流站之間的電壓波動(dòng)和換相成功與否是相互影響的，據(jù)此通過(guò)減小多饋入交互因子，可以減小換相失敗的換流站對(duì)其他換流站的不利影響。

（6）使用新型直流輸電技術(shù)。新型的換流閥屬于全控性器件既可以控制閥的關(guān)斷還可以控制導(dǎo)通，采用新型直流輸電技術(shù)能有效減小換流失敗的影響，甚至能避免它的發(fā)生。

在上述所提到的6種抑制換相失敗的措施中，要么通過(guò)改變控制系統(tǒng)的參數(shù)要么通過(guò)改變輸電系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，來(lái)達(dá)到抑制甚至避免換相失敗的目的，這樣的改變對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)造成的影響是不可避免的。

3 總結(jié)

本文總結(jié)分析直流系統(tǒng)中導(dǎo)致?lián)Q相失敗的幾大原因，并針對(duì)各個(gè)原因提出了相應(yīng)的避免換相失敗的措施，同時(shí)也闡明了所提措施存在的弊端，所以提出一種既能保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，又能有效抑制換相失敗發(fā)生的方法具有較大的實(shí)用意義。