特高壓換流站投旁通對的策略及改進探析

肖資陽

【摘 ?要】在特高壓輸電工程中出現(xiàn)緊急停運或是閉鎖的情況時，換流站需要以相應(yīng)的控制策略作為重要基礎(chǔ)，實施閉合旁路開關(guān)以及投入旁通對，以對可能發(fā)生的事故進行有效隔離，或是保障其他相關(guān)的閥組能夠處于正常運行狀態(tài)，而如果在此情況下采用錯誤的方式投入旁通對，將能夠?qū)χ绷飨到y(tǒng)的緊急停運以及閉鎖造成嚴(yán)重的阻礙。為了保障直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，在本文中，筆者將主要對特高壓換流站投旁通對的策略及改進進行探析。

【關(guān)鍵詞】特高壓換流站;投旁通對;改進

在高壓輸電工程之中，投旁通對已經(jīng)具有較長時間的應(yīng)用歷史，但是在特高壓換流站中，每極均具有兩個閥組，且閥組的投入旁通對能夠?qū)ν患壍牧硪粋€閥組產(chǎn)生一定程度的影響。

一、緊急停運及閉鎖過程簡述

如果直流系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)直流極線接地等嚴(yán)重的故障，直流保護系統(tǒng)能夠推動控制系統(tǒng)及時啟動緊急停運，閥組緊急停運則在同時對換流閥進行控制，使電壓和電流快速的降低至零，之后將換流變壓器的交流開關(guān)斷開，隔離交直流系統(tǒng)，此時對應(yīng)閥組轉(zhuǎn)呈備用狀態(tài)。極緊急停運還能夠?qū)⒅行阅妇€開關(guān)斷開，同時將線路開關(guān)拉開，以提升系統(tǒng)設(shè)備的安全性。在部分故障情況下，雖然HVDC的控制功能能夠正常應(yīng)用，但是為了促使功率輸送得到快速恢復(fù)，仍應(yīng)將閉鎖程序啟動，使直流功率輸送停止。

在直流系統(tǒng)緊急停運以及閉鎖啟動投旁通對策略時，換流器不僅能夠?qū)ψ詈髮?dǎo)圖閥的觸發(fā)脈沖進行保留，還能夠在同一時間內(nèi)將與另一個閥的觸發(fā)脈沖發(fā)出，并將其它閥的觸發(fā)脈沖閉鎖，使同一相的兩個閥能夠形成通路，以加速直流電壓的下降。

在特高壓換流站之中，每個閥組均會配備相應(yīng)的旁路開關(guān)，以保障該閥組的解閉鎖不會對同極的另一個閥組的運行造成不利影響。在投入旁通對之后，應(yīng)首先將旁路開關(guān)閉合，健全閥組所需的電流則由高低壓側(cè)直流開關(guān)進行提供，主要在于旁通對所提供的電流通路需要以可控硅導(dǎo)通脈沖為基礎(chǔ)進行維持，并且兩端電壓均能夠?qū)煽毓璧膶?dǎo)通產(chǎn)生重要影響，而投入旁通對卻難以保障電流能夠在旁通對的橋臂上完全流經(jīng)，所以，為了保障故障閥組能夠被切實有效的隔離，在投入旁通對之后，必須將旁路開關(guān)閉合。

二、誤投旁通對的影響

在某一次孤島調(diào)試的過程中，直流雙極輸送的功率為2500MW，將雙極的四個閥組調(diào)整至閉鎖的狀態(tài)之中，整流站極1雙閥組的錄波裝置波形圖如下圖1所示。

根據(jù)圖1可以了解到，在閉鎖開始以后，極控首先對降電流指令進行執(zhí)行，此時參考電流1558A大幅度下降，直至312A，在50ms左右之后，極1雙閥組投入旁通對，同時發(fā)出閉合旁路開關(guān)的命令。在95ms之后，將強制移相啟動，觸發(fā)角以120°為基礎(chǔ)增加至160°，并且在觸發(fā)角逐漸增大的過程之中，換相過沖電壓隨之增加，而投入旁通對能夠?qū)Q流閥換相過沖的電壓持續(xù)時間延長，可達(dá)125ms。在直流、交流系統(tǒng)的連接斷開以后，換流閥的電壓則能夠逐漸下降，直至為0.

在140ms之后，極1雙閥組的旁路開關(guān)BPS呈閉合狀態(tài)，且在低端閥組BPS閉合之后，高端閥組的BPS才能夠閉合。在低端閥組的BPS閉合之后，閥組之間的400kV母線電壓能夠發(fā)生突變，在此情況下，高端閥組BPS的回路呈開路狀態(tài)，同時極母線的電壓不會發(fā)生變化，所以高端閥組的電壓能夠以此為基礎(chǔ)升高，如圖2所示。

根據(jù)圖2可以了解到，避雷器參考電壓為599kV，電壓的最大值已經(jīng)達(dá)到680kV，所以能夠?qū)е聵O1高端閥組避雷器出現(xiàn)F5動作，且如果母線電壓長時間處于異常狀態(tài)，并且與中性母線電壓之間具有較大的差異性，并十分有可能導(dǎo)致直流過電壓出現(xiàn)59/37DC動作，最終引起閥組的閉鎖。

對于換流閥上的電壓，可以將其近似認(rèn)為其為換流變壓器二次側(cè)的線電壓，在理想狀態(tài)下，于三相整流橋橋臂上的最大反向電壓，為二次側(cè)線電壓的幅值。在V1——V6的6個換流閥之中，其中的最大反向電壓如表1所示。

通過進行相應(yīng)的計算可以得到，可控硅級的反向最大電壓為8.58kV，根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范，非重復(fù)反向電壓峰值為8.3kV。極1高端相可控硅首先報告了BOD故障，之后又報告了無回檢信號，返廠檢測結(jié)果顯示，該可控硅已經(jīng)發(fā)生損壞，而其發(fā)生損壞的原則，則為過電壓擊穿。該可控硅的位置在A相下橋臂，該橋臂所能夠承受的最大反向電壓與閥橋線電壓的最大值相同，由此可以了解到，在進行閉鎖的過程中，過電壓有可能導(dǎo)致可控硅發(fā)生損壞。

三、改進措施

（一）程序修改

在極閉鎖狀態(tài)下進行投旁通對，將旁路開關(guān)進行閉合卻未能夠?qū)Q相過電壓有效減少，同時還能夠?qū)е潞蠛祥y組的過電壓出現(xiàn)，完全與設(shè)計規(guī)范邏輯不相符。所以，在極控程序之中，需要增加禁止進行投旁 ? ?通對的邏輯。在通常情況下，以下幾種情況，即需整流站禁止進行投旁通對的情況：

第一，禁止投旁通對的命令來源于極保護，也就是極中性母線中出現(xiàn)過壓保護59LV動作：（1）在正常運行狀態(tài)下，UdN在98kV以上，且該情況持續(xù)時長在100ms以上;（2）在金屬回線轉(zhuǎn)換開關(guān)0050或是0030剛斷開的狀態(tài)下，UdN在98kV以上，且該情況持續(xù)時長在428ms以上。

第二，由保護性閉鎖所引起的禁止投旁通對命令主要涉及以下4個方面：（1）收到來自于對站的緊急停運信號，與此同時不存在OLT試驗;（2）直流線路的緊急停運命令來自于極控;（3）極閉鎖命令來自于極保護;（4）單閥組閉鎖命令來自于組保護或是組控。

第三，由極閉鎖所導(dǎo)致的禁止投旁通對命令主要包括以下三種情況：（1）閉鎖命令來自于極保護;（2）閉鎖命令來自于對站，與此同時不存在OLT試驗;（3）在當(dāng)前的控制系統(tǒng)以及冗余系統(tǒng)的“NO ESOF”信號均為0.

結(jié)束語

作為直流系統(tǒng)停運的重要控制策略，投旁通對能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生重要的影響，因為其不僅能夠保障換流閥上的電壓更加平緩以降低閥片損壞的可能性，還能夠有效降低母線變化的幅度，避免引起避雷器以及保護動作，可見投旁通對在其中具有較高的應(yīng)用價值。

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（作者單位：國網(wǎng)四川特高壓宜賓管理處）