魯西換流站涌流抑制裝置的問(wèn)題分析及改進(jìn)措施

葛菁 關(guān)宇洋 包也

摘要：介紹了魯西換流站涌流抑制裝置的工作原理和控制策略，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的多種問(wèn)題，分析了涌流抑制裝置出現(xiàn)問(wèn)題的原因，并對(duì)涌流抑制裝置的改進(jìn)提出了建議。

關(guān)鍵詞：涌流抑制;斷路器;問(wèn)題;改進(jìn)措施

0? ? 引言

斷路器的不同期分合閘是造成操作過(guò)電壓的主要原因之一，而操作過(guò)電壓則是造成電網(wǎng)內(nèi)高電壓設(shè)備損壞的重要原因[1]。特別是魯西換流站這樣的廠站，全站主要為500 kV電壓等級(jí)的高壓設(shè)備，其對(duì)地電容電流較大，過(guò)電壓水平更高。在斷路器的分合瞬間，極有可能造成設(shè)備損壞，帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，必須對(duì)斷路器的分合瞬間進(jìn)行控制，設(shè)法縮短投切暫態(tài)過(guò)程，減少對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)的危害。魯西換流站的涌流抑制裝置采用的是深圳國(guó)立智能公司的SID-3YL，用于變壓器和交流濾波器的投切。

1? ? 涌流抑制裝置原理

對(duì)于不同性質(zhì)的負(fù)載，過(guò)電壓或涌流的產(chǎn)生機(jī)理各不相同，必須采用不同的控制策略[2]。對(duì)于容性負(fù)載，斷路器分合操作產(chǎn)生的過(guò)電壓及涌流主要是因操作瞬間電容器兩端電壓不能突變所致，因此有效防止過(guò)電壓及涌流的策略是在電壓過(guò)零點(diǎn)處對(duì)電容器進(jìn)行投切控制[3]。對(duì)感性負(fù)載，因磁鏈?zhǔn)睾愣?，在分合閘操作時(shí)，電感電流瞬間不能突變。在分閘控制時(shí)，可在電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)控制分閘，以防止斷路器因電流過(guò)大，拉弧重燃;在合閘控制時(shí)，在電壓峰值合斷路器涌流最小，暫態(tài)電壓最大，在電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)合斷路器暫態(tài)電壓最小，涌流最大[4]。因此，在具體應(yīng)用中應(yīng)做合適取舍。

1.1? ? 交流濾波器投切

對(duì)交流濾波器投切控制的基本目的在于控制合閘時(shí)間使暫態(tài)過(guò)電壓和勵(lì)磁涌流最小化。因?yàn)樵诮涣鳛V波器合閘投運(yùn)瞬間，交流濾波器中的電容器處于未充電狀態(tài)，其流入的電流只受其回路阻抗的限制。由于這時(shí)回路狀態(tài)接近于短路，回路的阻抗很小，因此將產(chǎn)生很大的沖擊合閘涌流流入交流濾波器，涌流最大值發(fā)生在合閘瞬間。對(duì)于分相操作，在交流濾波器完全放電的情況下，可只進(jìn)行合閘同步控制。選擇對(duì)分閘的同步操作，則可改善控制效果。

本站控制方案：分合閘均進(jìn)行控制，以電源側(cè)A相電壓作為參考，相序?yàn)镃-B-A，控制角度為C相60°、B相120°、A相180°，在時(shí)序上間隔3.3 ms。

1.2? ? 變壓器投切

變壓器勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生機(jī)理是與電感線圈交鏈的磁通不能突變，磁通在相位上滯后電壓90°，因此在變壓器內(nèi)部無(wú)剩余磁通時(shí)，選擇在電壓峰值、磁通為0時(shí)合閘將有效避免涌流的產(chǎn)生。而變壓器實(shí)際運(yùn)行中內(nèi)部通常都會(huì)有剩余磁通，抑制涌流的最佳策略為無(wú)論是分相操作還是聯(lián)動(dòng)操作，同時(shí)對(duì)分、合閘進(jìn)行同步控制。

本站控制方案：分合閘均進(jìn)行控制，以電源側(cè)A相電壓作為參考，相序?yàn)锽-A-C，控制角度為B相30°、A相90°、C相150°，在時(shí)序上間隔3.3 ms。

2? ? 涌流抑制裝置實(shí)際運(yùn)行中的問(wèn)題

魯西換流站涌流抑制裝置在實(shí)際應(yīng)用中主要存在以下問(wèn)題：

2.1? ? 涌流抑制裝置的分閘控制通過(guò)操作箱的跳閘回路出口

魯西換流站斷路器均由斷路器操作繼電箱控制分閘。具體流程如圖1所示，首先，控制系統(tǒng)開(kāi)出一個(gè)分閘信號(hào)到涌流抑制裝置;然后，涌流抑制裝置開(kāi)出一個(gè)分閘信號(hào)經(jīng)斷路器操作箱發(fā)至斷路器就地匯控箱;最后，斷路器第一組分閘線圈勵(lì)磁分閘。

涌流抑制裝置和斷路器保護(hù)共用一套跳閘回路，導(dǎo)致正常的分閘控制后運(yùn)行人員監(jiān)視系統(tǒng)會(huì)錯(cuò)報(bào)“第一組跳閘出口”信號(hào)，影響運(yùn)行人員監(jiān)盤(pán)，如圖2所示。

2.2? ? 切換至“非選相”時(shí)涌流抑制裝置將失電

涌流抑制裝置的電源回路上串接了“選相/非選相”切換開(kāi)關(guān)10KK的觸點(diǎn)，如圖3所示。當(dāng)10KK開(kāi)關(guān)切至“選相”時(shí)，9-10、11-12觸點(diǎn)導(dǎo)通，裝置上電;當(dāng)10KK切換至“非選相”時(shí)，9-10、11-12觸點(diǎn)不導(dǎo)通，裝置失電，如表1所示。這樣會(huì)導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題：在運(yùn)行過(guò)程中因特殊情況一旦將切換開(kāi)關(guān)10KK切換至“非選相”位置后，涌流抑制裝置將失電。如果此時(shí)恰好又需要切換至“選相”位置，由于無(wú)法判斷涌流抑制裝置是否正常，直接切至“選相”位置對(duì)裝置上電，可能產(chǎn)生不可預(yù)料的后果。

2.3? ? 涌流抑制裝置切換至“選相”時(shí)3/2接線的中開(kāi)關(guān)無(wú)法進(jìn)行同期合環(huán)

魯西換流站涌流抑制裝置在使用中發(fā)現(xiàn)，3/2接線同一串的兩個(gè)邊開(kāi)關(guān)已經(jīng)合上帶電時(shí)，中開(kāi)關(guān)切換至“選相”時(shí)無(wú)法同期合環(huán)。經(jīng)過(guò)和涌流抑制裝置廠家一起進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，涌流抑制裝置的合閘邏輯存在問(wèn)題：涌流抑制裝置正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)電源側(cè)電壓正常時(shí)，受控側(cè)電源電壓二次值若超過(guò)20 V，涌流抑制裝置將閉鎖合閘信號(hào)的出口。魯西換流站是500 kV廠站，中開(kāi)關(guān)同期合環(huán)時(shí)，涌流抑制裝置二次測(cè)量值將超過(guò)20 V，導(dǎo)致其無(wú)法同期合環(huán)。

3? ? 改進(jìn)措施及建議

3.1? ? 涌流抑制裝置的分閘控制通過(guò)操作箱的跳閘回路出口

將涌流抑制裝置分閘回路接入手跳保持繼電器1STBJ回路，使涌流抑制裝置分閘回路避開(kāi)信號(hào)繼電器1TXJ，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)自動(dòng)分閘時(shí)不會(huì)出現(xiàn)“第一組跳閘出口”信號(hào)，如圖4所示。

3.2? ? 短接9-10、11-12觸點(diǎn)，切換至“非選相”時(shí)也不斷電

當(dāng)“選相/非選相”切換開(kāi)關(guān)10KK切至“選相”時(shí)，1-2、5-6觸點(diǎn)導(dǎo)通，15-16、17-18觸點(diǎn)不導(dǎo)通，來(lái)自測(cè)控裝置的分/合閘信號(hào)經(jīng)涌流抑制裝置進(jìn)行選相操作;當(dāng)“選相/非選相”切換開(kāi)關(guān)10KK切至“非選相”時(shí)，1-2、5-6觸點(diǎn)不導(dǎo)通，15-16、17-18觸點(diǎn)導(dǎo)通，來(lái)自測(cè)控裝置的分/合閘信號(hào)直接去斷路器的操作箱，此時(shí)直接短接9-10、11-12觸點(diǎn)，不會(huì)影響涌流抑制裝置“選相/非選相”功能的正常切換，如圖5所示。

3.3? ? 修改涌流抑制裝置合閘邏輯

此種方法只需要重新燒錄涌流抑制裝置的板卡，修改其合閘邏輯即可，去除受控側(cè)有壓時(shí)無(wú)法同期合環(huán)的判據(jù)，不需要改變其他部分，改動(dòng)小，風(fēng)險(xiǎn)低。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了涌流抑制裝置的原理，并以魯西換流站為例，介紹了對(duì)于變壓器和濾波器采用不同的控制策略以達(dá)到更好的控制效果;分析了魯西換流站涌流抑制裝置實(shí)際使用中所存在的問(wèn)題，對(duì)涌流抑制裝置的改進(jìn)提出了建議。

[參考文獻(xiàn)]

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

[2] 馮鶇，楊潔民，羅海志.高壓直流換流站分合閘控制裝置故障分析[J].高電壓技術(shù)，2008，34（8）：175l-1754.

[3] 王榮富，楊洋.二分之三接線方式下選相合閘裝置回路優(yōu)化[J].云南電力技術(shù)，2016，44（S1）：105-107.

[4] 盧雯興，黃聰，陳明佳.一起換流站直流電壓跌落異常分析[J].寧夏電力，2019（4）：53-56.

收稿日期：2020-01-03

作者簡(jiǎn)介：葛菁（1992—），男，湖北武漢人，助理工程師，主要從事高壓直流運(yùn)行維護(hù)工作。