主变隔直装置晶闸管控制单元测试仪在发电厂中的应用

主变隔直装置晶闸管控制单元测试仪在发电厂中的应用

张自锋

（身份证号：41010219781102XXXX）

摘要：主变直流分量在机组试运行期间及投入商业运行初期一直困扰某电厂机组主变的运行，接地直流超过限额，噪音和振动增大，引起主变铁芯和连接部件过热，严重时可引起变压器损坏。本文主要针对电厂使用的主变隔直装置晶闸管控制单元测试仪进行简要介绍。

关键词：隔直；中性点；电容；偏磁

1概述

一个地区电力系统，既有直流输电整流站又有大规模风电基地，是风、光、火打捆的电源输出基地。直流单极―大地运行方式是直流输电运行方式之一，在这种运行方式下，直流接地极作为直流工作电流的返回通道，是直流输电系统的主要组成部分，将会影响接地极周围变电站接地电位的变化；若两个变电站接地网之间存在电位差，直流接地极电流将有一部分经变压器中性点、变压器绕组和输电线路。

直流输电系统直流电流会在流经的大地路径上产生电位差，而交流输电系统通过中性点接地的变压器及输电线路与大地构成并联回路，可引起数十安的直流电流经交流系统传输，流经变压器绕组，将引起变压器磁路直流偏磁，产生谐波,严重危害变压器运行，谐波还可能引起电容电抗器组的谐振损坏、引起保护误动等问题。这些影响最终将危及到电力系统的安全运行。为适应新增直流输电系统的运行需求，对电容隔直装置晶闸管触发回路进行全面优化改造，提高其触发导通电压至800V（原50～70V），防止在大电流入地工况下发生隔直装置拒动情况。

原来隔直装置晶闸管回路试验仪器已不能满足试验条件，面对晶闸管导通电压升至800V后，目前供电局无测试仪器测量800V导通电压，迫切需要我们研制一套能进行800V导通电压的试验测试装置。为此本项目提出研制方案：1、升压装置：通过一个可调压的交流变压器将AC220V升压，最高可升至1000V，通过硅整流输出直流；2、稳压装置：通过稳压调压电路输出直流；3、导通试验：在回路中串联800欧姆电阻，防止导通后电源短路。通过以上改进方案，判断晶闸管在直流电压达到导通阀值时是否正确导通，试验结果是否合格。

2主变隔直装置控制器工作原理和作用构成

2.1主变隔直装置控制器工作原理

主变隔直装置控制器动作逻辑如下：

1.装置初次投运时，旁路开关合闸，隔直电容未投入。控制器通过变送器实时采集接地排中的直流电流；

2.当接地排直流电流高于设定值并持续设定时间时，控制器发送指令使旁路开关分闸，隔直电容投入；

3.当存在下列情况之一时，控制器发送指令使旁路开关合闸，隔直电容退出：

a）电容器两端直流电压低于设定值并持续设定时间；

b）电容器两端直流电压高于230V并持续5秒钟；

c）电容器两端电压峰值绝对值大于150V的时间累计超过72小时（注意：当此条件满足时，旁路开关锁定在合位不再动作，用户应检查阀片性能并作相应处理，然后通过菜单清除累计值后，动作逻辑恢复）。

2.2主变隔直装置控制器作用及组成

本装置接入变压器中性点可以有效地阻断流过变压器中性点的直流电流，同时对交流系统的运行不产生任何影响。解决了交直流混合供电系统中，直流单极大地运行时对交流系统的影响问题。

KLMZ-500/50抑制变压器中性点直流电流装置由三个部分构成，第一部分是串联接入变压器中性点的KLMZ-500/50装置本体，包括电容器、晶闸管、整流二极管、电感等一次设备及二次控制单元；第二部分是为电厂运维人员或设备检修维护人员提供的运行监控终端（简称HMI），提供人机交互的接口；第三部分是装置输出的6个开关量信号和2个模拟量信号，供运维值班人员监视装置的状态。第一部分和第二部分通过光纤接口相连接，第三部分输出到电厂的后台监控系统。

3变压器隔直装置本体运行维护

3.1当隔直装置通电时即进入运行状态

在隔直装置面板上有两个绿色装置运行状态指示灯亮，右边灯为装置旁路开关控制器电源指示灯，左边灯为直流偏磁抑制器控制器指示灯，装置此时处于直接接地运行状态。在装置上没有故障告警、异常告警等指示等。运行人员了解其运行情况需通过主控制室的光字牌信号或通过远程监控终端了解。

3.2隔直装置面板上“远程/就地”控制开关

用于实现装置运行状态的远方或就地控制的切换，在实际运行时，应处于“远方”位置，即由远方监控终端对其操作。当进行设备检修或调试时，可将“远程/就地”控制开关至于“就地”位置，由就地控制开关实现装置的运行状态转换。

3.3隔直装置信号和指示

在装置就地箱体端子排上提供以下模拟量信号或硬接点信号，可向电厂集控中心上传以下信号：

1)变压器中性点直流电流；

2)交流工作电源故障信号；

3)数字控制器故障信号；

4)旁路开关VFC闭合信号；

5)旁路开关VFC开断信号；

6)就地/远方控制模式信号；

7)DC/CT故障信号；

8)电压传感器故障信号；

9)GN1隔离开关位置信号

10)GN2隔离开关位置信号

4变压器中性点隔直装置的运行状态和运行模式

4.1装置在运行中有两种运行模式

直接接地运行模式和电容接地运行模式，这两种模式见装置工作状态表：

4.2装置运行中有两种操作方法

即是远方操作和就地操作，若在控制器面板上将转换开关打在远方时，运维人员即可在DCS上对隔离开关和快速开关进行远方的分和闸操作。

若在控制器上面板上将转换开关打在就地时，运维人员只可以就地对隔直装置内的隔离开关和快速开关进行分合闸操作。

5主变隔直装置晶闸管控制单元测试仪构成

（1）变压模块：通过一个可调压的交流变压器将220V交流电压转，转换成12V低压交流电压，以满足整流模块整流二极管的导通需求。

（2）整流模块：整流二极管是这部分的主要元件，采用桥式整流

电路，采用四个整流二极管，将交流电压整流为直流电压。

（3）滤波模块：在整流电路的输出部分（稳压环节的输入部分）采用了电解电容器C1，为了得到较好的滤波效果，可以选择较大值的电容器。为了抑制由于电路中分布电容的存在而产生的自激震荡，在稳压环节中的调整管的基极处采用了一个电解电容C2；为了提高直流稳压电源抵抗瞬间干扰脉冲冲击的能力，在整个直流稳压电源电路的最后输出端使用了电解电容C3。

（4）稳压模块：稳压环节中采用了两个三极管V1和V2构成的复合调整管、比较放大管V3、两个稳压二极管VD5和VD6、一个可调电阻RP及两个电阻R1和R2。通过稳压调压电路输出直流；

（5）导通试验：在回路中串联800欧姆电阻，防止导通后电源短路。通过以上改进方案，判断晶闸管在直流电压达到导通阀值时是否正确导通，试验结果是否合格。

6实验结果分析

1)本测试仪经过变压、整流、滤波、稳压后能够输出直流800V（最高可升压至1000V），能准确地对电容隔直装置晶闸管进行导通测试；

2)本测试仪将升压装置、整流装置、稳压装置整合为一体，试验安全、方便、快捷；

3)本项目研制了能进行800V导通电压的试验测试装置，替代原调压器升压，满足新试验要求，填补了晶闸管改造后试验的空白。

总结

本项目填补了晶闸管改造后试验的空白,彻底解决了我厂机组试运至今的主变直流偏磁问题，防止变压器处于直流偏磁性运行的不良影响。

参考文献

[1]靖峰,韩源,杨丽薇,etal.主变中性点隔直装置在工程中的设计及应用[J].西北水电,2016(5):69-72.

[2]刘起钟,魏巍,张剑平,etal.220kV变压器中性点经隔直装置和限流电抗器接地应用[J].四川电力技术,2015,38(5):67-70.

[3]吴文伟,黄克峰,强雪乾,etal.一种串电容抑制高压变压器中性点直流电流的隔离装置.