关于特高压换流站设备分期投运安全隔离措施的研究

关于特高压换流站设备分期投运安全隔离措施的研究

刘进鹏 徐晓明 张京 韩风玉 张韶帮 王亮 保万民 黄国鉴

国网青海省电力公司检修公司 青海 格尔木 816000

摘要：建设特高压换流站项目阶段，为保证项目运行效益，通常需要分期投运。使用该运行模式，需要保证设备的安装与调试和运行同时进行，在此阶段可能存在安全风险。所以，为确保所有设备能够安全使用，使现场施工作业安全，需要对设备运行阶段隔离措施的运用展开分析。下文对于特高压换电站项目投入计划进行分析，并对其分期投运过程安全隔离措施的运用详细说明。

关键词：特高压；换流站；设备；分期投运；安全隔离；措施

引言：特高压直流项目建设过程，不同施工阶段都涉及设备运行和同步调试，由于现场存在调试和带电运行等设备，所以安全风险较高，为保障设备能够正常使用，为后续施工提供便利，需要利用各类安全隔离措施，保证生产安全。因此，分析换流站内部设备的分期投运采取的隔离措施具有重要价值。

一、项目介绍

某特高压直流换流站各极利用两处12脉动换流器，这种接线方案之下，每个换流器不但能够独立运行，而且还可以与他换流器组合运行，系统接地灵活，对于换流站分期投运十分有利，能够将输电工程效益充分发挥。项目自施工至设备全部投入使用可分为6个阶段：第一，交流系统；第二，直流单极换流器(低端)；第三，直流双极换流器(低端)；第四，直流单极换流器(高端)；第五，直流双极换流器(高端)；第六，所有设备带电。按照项目建设进度，采取分阶段的送电模式，在直流场的设备与阀组单元共同完成调试以后，保证交流系统隔离措施运用安全性这一前提下，对于安全隔离的方案展开调整，保证阀组单元能够被顺利接入，下文选取该换流站内交流系统、极1单极低端位置换流器采取的隔离措施深度分析^[1]。

二、换流站设备的分期投运安全隔离措施

（一）交流场内安全隔离

1.交流场一次设备的安全隔离

对于交流场内部一次设备采取安全隔离措施，应该先将500kV交流场至极1端(低)、极2端(高、低)、等位置变压器引线断开，并且牢固绑扎，保证换流变引线具备安全的接地措施。

2.交流场内二次设备的安全隔离

对于交流场内二次设备可采取如下安全隔离措施：

第一，对于CPP、ACC等系统设置联锁回路，由于各阀组的控制主机和交流控制主机存在联锁信号，可作为换流变线的进线开关与隔刀操作条件、换流变进线的间隔测控，可将所有信号外部电缆全部拆除，对于裸漏线头展开绝缘保护，保证交流带电相关操作顺利开展。利用ACC系统，对于换流变进线位置开关、进线侧的隔离刀闸和接地刀闸等展开遥控操作，还需将直流电源和换流器充电信号、状态闭锁信号、直流隔离信号、接地刀闸状态信号等进行短接，以保障高电平的输入，使刀闸和开关二者之间能够达到连锁条件。

第二，运用直流保护系统当中的交流开关启动和跳闸的失灵回路，在调试直流保护系统过程，会对保护出口的跳闸、紧急停运的按钮运行状态展开测试，以防带电交流场当中设备出现误动问题，所以，利用直流系统向交流跳进开关、启动失灵出口回路能断开断路保护器电缆接线，同时，还需做好裸露线头绝缘防护。

第三，将交流场和直流保护系统CT回路相接，因为直流工程当中，换流变压器的保护属于直流保护的范围之内，可在交流场出线CT向换流保护单元当中相接，作为过流、差动等保护方案。让极1(高、低端)、极2(高、低端)的交流进线回路从交流带电之前，从就地汇控箱当中短期退出，使CT端电流短接，并将电流端子的连接片打开，使其和回路电流相互隔离。需要注意，上述安全隔离方式，如果出现操作失误，还会导致调试阶段直流保护过程由于CT柱流导致交流场的CT出现开路问题^[2]。

第四，在交流场当中接入保护系统PT回路，按照直流控制保护原理，对于550kV的交流母线，应该将电压互感器和双极控制系统相互连接，对无功进行控制，分别使用阀组系统控制极1(高、低端)、极2(高、低端)交流电压，作为同步电压、换流变带电等逻辑的判断依据。交流系统通电以前，应该将各电压回路接地端子箱内部电压空气开关先断开，解除端头接线，利用三角回路解开L线，对于解开接头采取绝缘保护措施，这样，即可保证交流设备启动过程，二次电压不会向直流保护装置当中流入。

（二）极1低端带区域安全隔离

对于极1低端的带电设备采取安全隔离，可保证换流站带电运行状态，还能保证其他的直流场内设备调试或者施工过程不会对极1端产生影响：

1.一次设备隔离

对于一次设备采取隔离措施，应该保障交流带电的安全性这一前提，将500kV这一交流场至极1端位置换流器引线恢复，保持隔刀处于分闸状态，并且将控制位置就地打入，随之拆除一次连杆，对带电区、极1端阀组展开电气隔离。保证和极2端相连的隔刀操作处于“分闸”的状态，重复上述流程，即可完成带电区、极2端阀组电气隔离。使用上述措施，也可能存在安全风险，即调试过程，可能将极1端高阀、极2端的高阀、极2端低阀等设备和直流场的带电区相接。

2.二次设备隔离

对于二次设备的隔离，可通过如下方式进行：

第一，将交流系统的二次接线恢复，恢复内容有极1端的阀组控制主机和交流控制机二者之间联锁信号，保证交流开关和刀闸等操作符合直流系统运行工况；将极1端的控制保护系统进线开关跳闸、失灵回路启动，这样能够及时检测出直流系统存在的故障，成功跳过交流开关；将极1端和交流场进线电流的CT接线恢复，以维持过流保护；将极1端和交流场的位置进线电压的PE接线恢复，保持阀组系统可顺利交电压信号采集；将控制系统、交流场二者母线电压的PE接线恢复，让直流系统能够受到无功控制。需要注意，使用上述安全隔离方式，若出现操作问题，也可导致不同程度风险，即可能导致保护跳闸难以出口，正常解锁功能不能实现，解锁以后无功控制出现误投现象。

第二，直流保护控制设备的安全隔离，为避免直流功率在输送对于主机故障控制以后，难以将控制命令下发，使系统难以顺利运行，需要配置调查功能，这样，极层主机产生故障时，外部的继电器就会将信号向本极的高端和低端阀组开关内部跳闸继电器发送，保证设备安全。

第三，对于阀组各开关进行检修，在主控楼内部控制室，可调整极1高端的阀组检修开关，使其处于“检修”的状态，极1低端开关处于“运行”状态。在该项目当中检修开关的设置，可为各阀组检修提供接点，让开关量信号能够向本极控制主机当中接入。如果同极换流器需要调试和检修，也不会对另一换流器稳定运行造成影响，检修开关投入以后，可让控制主机监控检修阀组状态，防止出现保护误动现象，还能让检修阀组回归正常状态，防止开关信号丢失，导致保护误判^[3]。

结束语：总之，随着工程建设技术的发展，特高压直流项目建设过程，对于换流站设备采取分段投运逐渐变为常态，能够为工程顺利建设提供安全保障。鉴于国内在该领域技术运用方面还存在设备接口方面的不同，但是采取的隔离措施却大致相同，通过上文案例分析，期待为后续同类项目建设提供借鉴与参考。

参考文献：

[1]李文,肖峰,涂亚军.特高压换流站设备分期投运安全隔离策略研究[J].安装,2018(08):50-52.

[2]贾轩涛,严兵,王亚涛,艾红杰,熊飞.特高压换流站设备分期投运安全隔离措施的研究[J].电气技术,2015(05):89-94.

[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].

[4]陆勇,王世巍,李攀,张献蒙,吴串国. 特高压换流站工程多源视频智能监控研究[J]. 现代工业经济和信息化,2020,10(11):60-61.

[5]常东旭,吴宁,刘辛裔. 基于特高压换流站阀内冷主泵机械密封渗漏原因及对策研究[J]. 机械设计与制造工程,2020,49(11):62-67.