浅析高压直流输电换流站设备运行的障碍与防护

浅析高压直流输电换流站设备运行的障碍与防护

安佰强张凯

国网陕西省电力公司检修公司陕西西安710065

摘要：随着科学的进步与时代的发展，我国的电网系统也实现了不断的优化与完善，使得交流展设备的数量也实现了进一步的提升。在这样的背景下，为了能够更好的提升换流站工作的安全性，就需要我们必须充分重视高压直流输电换流站设备运行的障碍与防护，以此来使其更好的为人们提供服务。

关键词：高压直流输电；换流站；设备运行；障碍；防护

通常情况下，我们都会将换流站定义为：高压直流输电系统当中，为了实现交流电与直流电转化，同时确保电力系统所提供电能质量安全可靠的站点。当前我国电网系统当中的换流站设备数量不断提升，为了做好换流站的安全保护工作，就需要对各种常见的设备故障问题加以全面分析，研究相应的防护措施，做到有备无患，从而提高其运行质量。

一、高压直流输电换流站的主要设备

就针对于高压直流输电(HVDC)系统来说，换流站的主要作用，就是用来实现交流电与直流电之间的能量转换，是直流输电的中心环节，是联络交流电力系统和直流输电的枢纽。换流站设备包括阀厅设备、交流场设备及直流场设备。阀厅内设备主要有悬挂式四重阀及相应的阀冷却系统。辅助设备包括站用电、消防、寻呼及监视等系统。两端换流站由交流部分和高压直流组成，并通过直流线路相连。其中，天生桥换流站的220kV交流场为一个半断路器接线，共8串，与高压直流相关的设备主要有交滤波器/并联电容器组，换流变压器和交流PLC滤波器等。500kV直流场按可实现单极大地返回，单极金属返回、单极双导线并联运行及双极运行等四种运行方式进行配置，主要设备有平波电抗器、复合型光TA/TV、直流滤波器及直流开关等[1]。

二、高压直流输电换流站的常见设备障碍

在经过了长期的实践与分析之后我们发现，能够导致直流闭锁事故的因素，主要还是集中于辅助系统尤其是水冷系统、交直流保护控制系统和站用电系统。水冷却系统故障。主要由内冷水压力、电导率、温度和控制系统故障等原因造成。在天生桥换流站，水冷却系统故障多为阀塔均压电极的水冷却密封圈漏水和内冷水压力异常引起。直流控制、保护系统故障。直流的保护和控制系统多为双重化配置，当两套系统同时故障或失电时将引起直流的双极闭锁。在天生桥站，此类障碍中以直流极控系统SIMADYN_D的插件故障引起两套系统切换不成功引起直流闭锁居多。?交流电压异常造成直流闭锁。在直流的极控保护中，当检测到换流变侧的交流电压低于或高于额定30%均会引起直流系统的双极闭锁。?站用电故障引起直流系统跳闸。在切换站用电时，切换不成功引起两套直流保护失电或阀冷却系统主泵失电，将引起直流跳闸。无功不足造成输电受限。由于交、直流滤波器为直流输电提供无功补偿，当交、直流滤波器故障，引起无功缺少，将直接影响直流的功率传输。两套局域网或光纤环网同时故障，造成直流站控系统无法获取数据，引发双极闭锁。

三、高压直流输电换流站设备的运行防护

（一）水冷却系统障碍防护

在进行直流停电检修时候，应当及时的拆除双极阀塔，并用纯净水来对所有的汇流管与小水管进行清洗，冲洗进入内冷水系统的环氧树脂粉，防止密封垫圈被腐蚀。每周对阀塔设备进行红外线巡视至少一次。巡视重点为阳极电抗器、电阻器、TE板等设备有无发热。在直流系统停电期间，若时间允许应进入阀厅检查均压电极密封垫圈和水冷阻尼电阻的水管接头，发现腐蚀垫圈、水管接头被堵塞应立即处理。停电检查2月一次为宜。针对管道有气泡引起压力异常造成多次强迫停运，在补充内冷水时必须按规程操作，补充合格的纯净水，并进行多次管道排气。补水完毕后静置24h后方可启动直流系统。每天巡视阀厅，检查有无肉眼可观察到的渗漏点。

（二）无功不足障碍防护

首先，要求我们适当缩短换流站的日常巡视间隔，若巡视过程当中发现电容器存在漏油或者是鼓肚问题，则需要立即停电并进行处理，避免事故影响进一步扩大。第二，若在设备运行过程当中所配置的全部Ａ型交流滤波器装置均出现无法运行的问题，则需要工作人员及时进行处理，处理的方法为：及时对系统任意一级进行手动闭锁，避免事故波及范围的扩大。第三，实际研究经验证实：若换流站交流滤波器中的小组保护ＴＡ因不平衡而发出告警信息，则意味着该区段存在无功不足的故障[2]。出现此类故障后，应立即提出申请，要求调整该小组交流滤波器的工作状态，使其处于非选择状态下，对保护系统内的计数器进行归零，避免因计数数值累计而在短时间内发生二段告警，并诱发系统设备故障。

（三）直流控制保护系统障碍防护

通常情况下，要求极控系统应当始终处于自动切换的状态上，并且，直流极控和站控系统必须确保双套系统(主运和备用)均正常。每天巡视极控和直流保护系统，出现插件告警立即申请处理。在极1、极2运行期间，禁止在交流进线开关和换流变进线的TA回路上工作。?加强极控系统备品插件的管理，确保重要插件备品充裕。发现极控系统的SIMANDYN_D电源插件故障，检查相应的极控系统已在备用状态。立即将MM4插件上的X3插头拔出(目的是模拟相应的极控系统已故障，防止极控系统再次切换到故障的系统)。防止SIMANDYN_D的电源频繁重启造成极控系统的误动，或向调度申请停运该极，并及时更换SIMANDYN_D电源插件。事故处理完毕后将极控系统的切换方式设置为自动[3]。

（四）交流电压异常防护

直流运行期间，禁止在换流变进线的TV回路工作。直流停电期间，检查直流极控的交流电压和交流电流回路，紧固相应的端子，防止端子松动。若交流侧输电线路跳闸，应尽量避免在换流站侧对线路充电，避免因电压冲击导致换流变侧电压波动。?若换流变进线引自3/2接线的出线，则换流变所在的串严防解环运行。加强避雷器的日常巡视，防止避雷器故障、雷击造成换流变过电压。

四、结语

总而言之，在经过了实际的运行实践之后显示，上述的几项防护措施，有着切实可行的优势。同时，需要特别注意的是，由于我国当前的电网系统发展过程当中，高压直流输电核心技术还处于前期探索阶段，有很大的发展与进步空间，未来实际工作中需要进一步重视推广对换流站设备运行维护经验的积累与交流，尽可能多地总结换流站设备的运行规律，从而促使其维护水平的全面提升。

参考文献

[1]方超.高压直流换流阀模块宽频特性测量与建模方法研究[D].华北电力大学,2013.

[2]李丹丹.高压直流输电线路对某埋地金属管道的干扰规律研究[D].西南石油大学,2014.

[3]童翎.提高特高压直流换流站可靠性的技术应用及研究[D].华北电力大学,2015.