500kV常规直流换流站运行方式分析及对策徐志刚

500kV常规直流换流站运行方式分析及对策徐志刚

徐志刚吴剑波

（国网湖北省电力公司检修公司特高压交直流运检中心湖北省宜昌市443000）

摘要：本文从500kV常规直流换流站运行的特点及工况出发，并与运行操作的具体事例结合起来，对直流换流站在倒闸操作中存在的隐患、相应对策以及相关注意事项展开进一步的分析与探讨。

关键词：500kV；常规直流换流站；运行方式

高压直流输电相比于传统的交流高压远距离输电更具有优势，并且随着直流输电技术的不断进步与发展，直流输电已成为我国未来电力系统的主要发展趋势。其中，换流站是指在高压直流输电系统中，为将直流电（或交流电）转换为交流电（或直流电），并满足电力系统对电能质量及安全性、稳定性等方面的要求，而建立起来的站点。目前，我国已建成多个换流站，500kV常规直流换流站作为常见换流站，具有输送功率相同时线路造价低、线路有功损耗小、适宜于海下输电、系统稳定性好、运行可靠等明显优势。本文对500kV常规直流换流站的运行方式及对策展开分析，以期为电力系统建设提供一定参考。

1.双极运行方式

1.1双极平衡运行时出现单极非计划停运

如果双极平衡运行时出现了非计划停运的情况，可将直流系统的双极全压以3000MW的功率展开运行作为例子进行分析，在极Ⅱ直流系统出现紧急停运的情况时，极Ⅰ直流系统需长期保持过负荷1.1倍的运行状态，这时，接地极电流最大可为3300A。主控站的直流换流站应当迅速将极Ⅰ直流系统的功率减少一半，也即减少至1500MW，同时申请将运行方式转变为金属回线的方式，或继续降低运行的极功率，否则将会引起发换流变磁饱以及保护跳闸的情况[1]。

1.2双极不平衡运行分析

在500kV常规直流换流站中，除了双极平衡这种正常运行方式以外，还可以系统及调度等要求，或单极系统的运行条件为依据，采取一极降压、一极全压等双极不平衡的运行方式。而在此工况下，操作存在的隐患及对策，以及相关注意事项等具体如下。

（1）当前双极全压以3000MW的功率展开大地回线运行，国调下令极Ⅰ与极Ⅱ线路分别以1000MW与1500MW的功率运行。如果将极Ⅰ的功率直接降低到1000MW，那么将会使得极Ⅱ线路暂时以2000MW的过负荷功率展开运行。因此，首先应降低双极功率为2500MW，然后切换极Ⅰ功率控制方式我极功率控制，整定其功率至1000MW，这样一来，极Ⅱ的功率机会自动降至1500MW。

（2）当前双极全压以3000MW的功率展开大地回线运行，极Ⅰ直流线路上出现严重的闪络放电情况，国调下令降低极Ⅰ直流系统的电压至350kV。此时，需降低双极功率为2550MW，随后降低极Ⅰ直流系统的运行电压为350kV，在双极平衡功能的影响下，极Ⅰ与极Ⅱ的运行功率胡自动变为1050MW与1500MW。

1.3顺控操作分析

在500kV直流输电系统中，顺控操作（即顺序操作控制）包括极隔离、极连接、大地转金属、直流场转接地状态等，如果顺控操作出现不到位的情况，那么就会使得运行极直流出现闭锁的情况。因此，在顺控操作过程中，需注意以下事项。

（1）手动顺控操作或直流保护动作转换时，如果顺控操作停留不前，那么就需将异常原因查清楚，严格禁止将直流场的接线方式随意更改，以免运行极直流出现闭锁的清苦。

（2）一极处于运行状态，另一极展开检修或操作时，应将双极公共区域设备受到的影响充分考虑在内。如果需要变动，应当展开细致分析，展开单步操作，在没有经过领导的同意时，不可将软件联锁自行解除，更不可以非常规方式展开操作。

2.换流变分接头操作

500kV常规直流换流站在正常运行期间，如果换流变分接头出现不一致告警或档位差达到3档及以上的情况，就会使得换流变为零序保护动作，进而引起单极闭锁，相关处理对策及注意事项具体如下。

（1）档位单系统ETCS电流测量出现异常：对运行人员工作站（OWS）展开检查，发现相比于其他相，该极某相的换流变分接头档位与之不一致，通过对软件进行查看，确认运行的ETCS系测量出现异常。向国调申请对ETCS系统展开手动切换，该极换流变分接头的不同步报警情况随之消失，随后再排查并处理换流变分接头档位的电流测量值异常系统[2]。

（2）操作箱的降档接触器出现异常：对现场分接头的操作箱以及OWS进行检查，发现相比于该极其它相，告警相的换流变分接头档位与之不一致，且操作回路的降档或升档接触器并没有完全复归。针对这一情况，需将OWS上的极Ⅰ换流变分接头的控制方式手动变为“手动模式”，将该相的分接头电源断开，并将发生故障的接触器更换。

（3）电机电源开关跳开：出现换流变分接头不同步的告警情况时，发现操作箱的电机电源开关跳开，此时应对故障原因进行详细排查，如有必要，需向国调申请停运展开详细的检查及调节试验；如果远方手动调节没有成功，可能是因为机械操作的结构存在卡涩的情况，为避免强行操作对操作机构产生进一步的损坏，需将原因查明；排查完故障以后，将分接头操作箱马达电源打开，如果分接头立即调节，需将马达电源立即断开，同时按下紧急按钮。

3.交流滤波器的投切操作

在展开交流滤波器的倒闸操作过程中，运行人员需对直流系统输送功率受到无功控制的影响考虑在内，在操作前需展开仔细分析，以免因交流滤波器出跳闸、投退而引起功率回降、无功功率不足等情况[3]。交流滤波器的投切操应注意以下事项：在转换系统运行方式或功率升降时，不可手动展开滤波器的投切操作；滤波器的母线没有充电时，不可对相应滤波器的小组开关展开操作；严格遵循先投后切的交流滤波器替换操作原则，把RPC转换为MANUAL，然后将备用滤波器先投入，再将要替换的滤波器切除。

4.直流系统满负荷运行分析

当直流系统处于满负荷的运行状态时，其电流为3000A，换流变为正常的运行状态时，应退出短引线充电保护，否则对应的TA测量值将会超过1000A，进而引起短引线充电保护动作，相应直流系统闭锁。例如，在2004年的4月27日，某站接到了国调发出的“将5081投入，5082开关间短引线保护”的指令，在执行这一指令操作后，5081与5082开关间的两套短引线出现保护动作，5081的开关跳开以后，除对应的线路停运以外，其他设备未出现异常。其中，出现保护动作的原因主要为当直流系统处于满负荷的运行状态时，这一线路转运行的瞬时电流增加至1120A，超出了保护动作值，进而出现保护动作。

5.结语

本文对500kV常规直流换流站的运行工况特点，存在的隐患及风险展开分析，并根据操作经验，探寻相应的解决对策。换流站的运行维护人员在开展日常倒闸等操作过程中，如果碰到上述相类似的情况，可根据相应的操作流程采取相应的处理措施，以免再次发生类似的事故，充分确保换流站的运行安全。

参考文献：

[1]杨艳红，裴玮，邓卫，等.计及换流站运行方式的交直流混合配电系统潮流计算方法[J].高电压技术，2016，42（07）：2149-2157.

[2]苗丹，刘天琪，王顺亮，等.含柔性直流电网的交直流混联系统潮流优化控制[J].电力系统自动化，2017，41（12）：70-75.

[3]郑映斌，罗范.500kV常规直流换流站运行方式分析及对策[J].湖南电力，2013，33（05）：24-26，29.