淺談?chuàng)Q流站直流保護(hù)的X、Y、Z、S閉鎖策略

摘要：換流閥是換流站的主要組成設(shè)備之一，是保證直流系統(tǒng)可靠運(yùn)行的核心部件，其可控性保證了直流系統(tǒng)的可靠啟停。某特高壓換流站通過(guò)調(diào)試試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)模擬各種故障工況，實(shí)現(xiàn)換流閥閉鎖保護(hù)，包括X、Y、Z、S閉鎖，從而降低系統(tǒng)故障對(duì)換流閥等一次設(shè)備的沖擊。

關(guān)鍵詞：特高壓直流輸電;換流閥;保護(hù)閉鎖;旁通對(duì)

0 引言

換流閥由幾百個(gè)單體晶閘管串聯(lián)而成，承擔(dān)著特高壓交、直流轉(zhuǎn)換功能，是交直流系統(tǒng)的承接樞紐，在特高壓直流輸電工程中具有不可替代的作用。直流系統(tǒng)的啟停與換流閥的可靠導(dǎo)通和關(guān)斷密切相關(guān)。直流系統(tǒng)在正常運(yùn)行工況下會(huì)遇到多種故障，在其發(fā)生故障情況下，保證換流閥執(zhí)行保護(hù)閉鎖動(dòng)作的正確性尤為重要。

某特高壓換流站采用電觸發(fā)晶閘管，其閉鎖策略：閥基電子單元VCE接收到閥控系統(tǒng)CCP的閉鎖指令，不再向換流閥發(fā)觸發(fā)脈沖，觸發(fā)脈沖移除后，向晶閘管兩端施加反向電壓，使主端子AK間電流小于維持電流，閥組就會(huì)自動(dòng)關(guān)斷。根據(jù)旁通對(duì)的投入情況，特高壓換流站保護(hù)閉鎖可以分為X、Y、Z、S閉鎖4種。

1 X閉鎖策略

X閉鎖主要特征：不投入旁通對(duì)，針對(duì)較為嚴(yán)重的故障實(shí)行閉鎖策略。

整流站和逆變站在執(zhí)行X閉鎖指令時(shí)均不投入旁通對(duì)。正常情況下，同一極高低端閥組不會(huì)同時(shí)執(zhí)行X閉鎖指令。當(dāng)該極中一個(gè)閥組發(fā)生保護(hù)性X閉鎖時(shí)，極保護(hù)三取二裝置直接跳開(kāi)故障閥組進(jìn)線開(kāi)關(guān)并鎖定，故障閥組隔離，合BPS，無(wú)故障閥組正常運(yùn)行。若故障無(wú)法隔離，則執(zhí)行極閉鎖指令。

試驗(yàn)內(nèi)容：?jiǎn)伍y組運(yùn)行，逆變站模擬直流過(guò)電壓保護(hù)跳閘X閉鎖。

某日后臺(tái)實(shí)時(shí)事件如下：

11：29：44，極保護(hù)（PPR）：“直流過(guò)電壓保護(hù)X閉鎖”“直流過(guò)壓保護(hù)X閉鎖跳交流斷路器”;

11：31：28，極控（PCP）：“極保護(hù)啟動(dòng)切換極控系統(tǒng)命令”“極保護(hù)啟動(dòng)極隔離”“旁通低端閥組”;

11：31：28，閥控（CCP）：“極控旁通閥組”“X閉鎖動(dòng)作”“強(qiáng)制移相”“極控閉鎖閥組”;

11：31：29，保護(hù)出口跳開(kāi)進(jìn)線開(kāi)關(guān)并鎖定。

2 Y閉鎖策略

Y閉鎖主要特征：有條件投入旁通對(duì)。有條件投入旁通對(duì)是針對(duì)直流輸電系統(tǒng)的整流站而言，在保護(hù)需執(zhí)行極閉鎖指令或最后一個(gè)閥組閉鎖情況下，判斷整流側(cè)直流電流Id是否小于定值，若小于定值，則無(wú)需投入旁通對(duì);反之，則投入旁通對(duì)。逆變站在執(zhí)行Y閉鎖指令時(shí)均投入旁通對(duì)。

該特高壓換流站保護(hù)大部分均執(zhí)行Y閉鎖指令，包括ESOF閉鎖。由于該特高壓換流站采用分層接入方式，原配置與極保護(hù)的50 Hz、100 Hz保護(hù)均下放至閥組保護(hù)中執(zhí)行。Y閉鎖策略如表1所示。

該特高壓換流站的Y閉鎖分為保護(hù)性Y閉鎖和控制性Y閉鎖。系統(tǒng)故障、保護(hù)裝置出口的Y閉鎖為保護(hù)性Y閉鎖;手動(dòng)ESOF閉鎖、換流變非電量保護(hù)、直流場(chǎng)非電量直接出口跳閘等為控制性Y閉鎖。

調(diào)試項(xiàng)目：有通信，逆變站模擬50 Hz保護(hù)跳閘Y閉鎖（最后一閥組運(yùn)行）。

某日后臺(tái)實(shí)時(shí)事件如下：

12：54：00，閥保護(hù)（CPR）：“閥組50 Hz保護(hù)Y閉鎖”“閥組50 Hz保護(hù)跳閘”;

12：54：34，閥控（CCP）：“直流閥保護(hù)啟動(dòng)閥控系統(tǒng)切換”“旁通對(duì)投入”“Y閉鎖動(dòng)作”“投入旁通對(duì)”“閥組保護(hù)諧波保護(hù)啟動(dòng)Y閉鎖”“保護(hù)啟動(dòng)隔離閥組”“保護(hù)啟動(dòng)跳交流濾波器”;

12：54：38，保護(hù)出口跳開(kāi)進(jìn)線開(kāi)關(guān)并鎖定。

3 Z閉鎖策略

Z閉鎖主要特征是總是投入旁通對(duì)。Z閉鎖主要用于BPS故障保護(hù)、極直流過(guò)壓保護(hù)等。

若另一個(gè)極運(yùn)行，電流會(huì)同時(shí)通過(guò)本極直流線路和接地極形成分流。Z閉鎖后，若極1閉鎖，極2運(yùn)行，由于旁通對(duì)的投入，電流會(huì)同時(shí)通過(guò)極1直流線路和接地極系統(tǒng)形成環(huán)流。但這種環(huán)流值較小，遠(yuǎn)小于直流開(kāi)關(guān)NBS開(kāi)斷電流的能力，所以完全可以通過(guò)NBS來(lái)拉斷環(huán)流，進(jìn)入線極隔離。該特高壓換流站在雙極低端單閥組運(yùn)行工況下，模擬站間通信故障實(shí)驗(yàn)時(shí)，極1低閉鎖，極2低運(yùn)行，極1低中性線存在200 A分流，即通過(guò)遠(yuǎn)控手動(dòng)拉開(kāi)0100開(kāi)關(guān)來(lái)切斷環(huán)流。

單極雙閥組運(yùn)行工況下，其中一閥組保護(hù)執(zhí)行Z閉鎖時(shí)，整流站/逆變站無(wú)條件投入旁通對(duì)，合旁通開(kāi)關(guān)BPS，閉鎖故障閥組，隔離故障閥組。

調(diào)試項(xiàng)目：有通信，逆變站模擬閥過(guò)流快速段保護(hù)跳閘Z閉鎖。

某日后臺(tái)實(shí)時(shí)事件如下：

14：08：37，閥保護(hù)（CPR）：“閥組過(guò)流保護(hù)Z閉鎖”“閥組過(guò)流保護(hù)跳閘”“閥組過(guò)流保護(hù)隔離閥組”;

14：09：18，閥控（CCP）：“旁通對(duì)投入”“Z閉鎖動(dòng)作”“閥組保護(hù)隔離閥組”“保護(hù)啟動(dòng)跳交流斷路器”;

14：09：18，保護(hù)出口跳開(kāi)進(jìn)線開(kāi)關(guān)并鎖定。

4 S閉鎖策略

S閉鎖是針對(duì)特高壓直流工程閥組內(nèi)部短路或接地故障等配置的專(zhuān)項(xiàng)保護(hù)，該特高壓換流站（逆變站）執(zhí)行S閉鎖的保護(hù)主要有閥短路保護(hù)、換相失敗保護(hù)（任一橋換相失?。⒅绷鳂O差動(dòng)保護(hù)等。該直流系統(tǒng)閥組差動(dòng)保護(hù)整流站執(zhí)行Y閉鎖，閉鎖極后，極控會(huì)啟動(dòng)REBOOT功能重啟非故障閥組。S閉鎖策略如表2所示。

調(diào)試項(xiàng)目：有通信，逆變站模擬閥差動(dòng)保護(hù)跳閘S閉鎖。

某日后臺(tái)實(shí)時(shí)事件如下：

14：42：59，閥保護(hù)（CPR）：“閥組差動(dòng)保護(hù)S閉鎖”“閥組差動(dòng)保護(hù)閥組隔離”“閥組差動(dòng)保護(hù)閉鎖極”“閥組差動(dòng)保護(hù)跳閘”;

14：42：59，極控（PCP）：“閥組差動(dòng)保護(hù)閉鎖極”;

14：42：59，閥控（CCP）：“閥組保護(hù)隔離閥組”“閥組保護(hù)閉鎖極”“保護(hù)啟動(dòng)跳交流濾波器”“投入旁通對(duì)”;

14：43：00，保護(hù)跳開(kāi)進(jìn)線開(kāi)關(guān)并鎖定。

5 結(jié)語(yǔ)

本文主要闡述了某特高壓直流工程在不同故障狀態(tài)下各種保護(hù)性閉鎖的執(zhí)行情況。結(jié)合站內(nèi)后臺(tái)實(shí)時(shí)事件的描述，將保護(hù)性閉鎖的最終執(zhí)行情況表述得更為細(xì)致。試驗(yàn)期間由于暫時(shí)只進(jìn)行了雙極低端閥組的調(diào)試，即均在單閥組運(yùn)行工況下模擬保護(hù)性閉鎖，故保護(hù)動(dòng)作中均會(huì)有極隔離動(dòng)作的產(chǎn)生。

直接閉鎖（即直接移除觸發(fā)脈沖）會(huì)對(duì)直流系統(tǒng)形成強(qiáng)大的沖擊。在移除觸發(fā)脈沖之前，根據(jù)系統(tǒng)故障類(lèi)型，執(zhí)行強(qiáng)制移相、SET α=90°、投旁通對(duì)、合旁通開(kāi)關(guān)等操作可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)平滑閉鎖，從而大大降低了閉鎖對(duì)系統(tǒng)的沖擊，且能夠快速有效地隔離故障，縮小事故范圍，減小直流系統(tǒng)故障對(duì)交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 陶瑜.直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)分析及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2015.

收稿日期：2020-08-26

作者簡(jiǎn)介：朱映錦（1992—），女，江蘇揚(yáng)州人，助理工程師，從事特高壓換流站運(yùn)維方面工作。