檀金华

(许继电气股份有限公司，河南 许昌 461000)

高压直流输电换流站设备运行障碍分析与防护措施

檀金华

(许继电气股份有限公司，河南 许昌 461000)

系统分析了在高压直流输电换流站运行过程当中容易发生的各种设备运行障碍及原因，并据此提出了相关的防护对策与措施。

高压直流输电；换流站；设备；障碍；防护

0 引言

通常将整个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定义为换流站[1]。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。

1 高压直流输电换流站设备障碍表现

1.1 水冷却系统障碍表现

在高压直流输电换流站设备运行期间，水冷却系统所发生的故障大多表现为：一是内冷水压力的异常；二是电导率的异常；三是温度的异常；四是控制系统的异常。

1.2 直流控制保护系统障碍表现

对于一般意义上的换流站而言，为了确保设备运行的安全与可靠，直流保护与控制系统的配置大多需要遵循双重化的基本原则[2]。若主用、备用系统同时发生故障或者是出现失电问题，则会导致直流双极闭锁，给换流站的正常运行带来不良影响。

1.3 站用设备障碍表现

在高压直流输电换流站设备运行期间，站用设备所发生的故障大多表现为：一是站用电设备执行异常跳闸动作；二是2套直流保护系统失电；三是换流站阀冷却系统主泵失电；四是换流站直流跳闸。

1.4 无功不足障碍表现

在高压直流输电换流站设备运行期间，无功不足因素影响下所发生的故障大多表现为：直流的功率传输受到严重影响。

2 高压直流输电换流站设备障碍原因

2.1 水冷却系统障碍原因

图1为正常运行条件下，换流站水冷却系统的基本结构示意图。结合实践工作经验，笔者认为：内冷水压力的异常以及阀塔均压电极水冷却密封圈的渗漏水现象是最容易诱发系统故障的因素。

图1 换流站水冷却系统基本结构示意图

2.2 直流控制保护系统障碍原因

换流站运行实践中，导致直流控制保护系统障碍的主要原因为：直流级控系统电源插件发生故障，同时主用、备用系统切换失效。

2.3 站用设备障碍原因

在高压直流输电换流站运行期间，直流系统若受到站用电设备故障因素的影响，则可能出现异常跳闸动作。同时，若换流站涉及对站用电设备的切换动作，且切换指令执行不成功，则也将导致系统2套直流保护系统出现失电问题(也有可能表现为换流站阀冷却系统的主泵失电问题)，同样会导致换流站出现直流跳闸问题。

2.4 无功不足障碍原因

由于交、直流滤波器为直流输电提供无功补偿，当交、直流滤波器故障时，会引起无功缺少，将直接影响直流的功率传输。

3 高压直流输电换流站设备障碍防护

3.1 水冷却系统障碍防护

第一，由于阀塔设备漏水问题可能致使整个水冷却系统被迫停运，因此采取的防护方法是：利用直流停电检修的工作时机，安排专人拆除与双级阀塔相连接的所有小水管及汇流管，并使用纯净水进行彻底清洁，冲洗内冷水系统内部所附着的环氧树脂粉，避免发生垫圈腐蚀的问题。第二，由于设备发热会导致温度异常升高，并最终表现为水冷却系统的运行故障。因此需要采取的防护措施为：在换流站阀塔设备运行期间，按照每周一次的频率对设备进行巡视，期间需要引入红外线技术，避免电阻器、电抗器、TE板等设备出现运行故障。第三，可以充分利用直流系统停电检修的工作时机，安排有经验的人员进入阀厅内观察水冷阻尼电阻与密封垫圈接头部分是否存在堵塞问题，若发生堵塞，则需要及时排除堵塞物。第四，日常维护工作中对膨胀箱的水位变化进行全面记录，在各种运行工况下对比膨胀箱的水位变动特点，若发现膨胀箱水位在短时间内异常下降，则认为水冷却系统中存在渗水点，需要进一步通过检查管道以及阀厅设备的方式，找到渗水点并进行处理。

3.2 直流控制保护系统障碍防护

第一，在换流站正常运行状态下，要求级控系统时钟保持自动切换的工作状态，直流级控与站控系统所对应的主用、备用系统需要确保状态正常。第二，如何防范直流保护系统运行故障，最大限度地减少跳闸回路误出口问题，同样是防护直流系统保护故障中的关键内容之一。为实现这一目标，需要工作人员在整个换流站的运行过程当中，定期对测量回路进行校验，针对日常工作中所发现的测量故障以及单系统故障问题进行处理，避免因发生双系统故障而造成直流闭锁的问题。在此基础之上，针对容易诱发直流控制保护系统故障的电流变化器设备以及电压变化器设备，需要通过红外线监测的方式定期对其温度进行监测与记录，及时处理异常问题。第三，在对换流站进行日常运行维护的过程当中，需要做好对级控系统相关备品插件的管理工作，确保备品的充足性，以便在故障处理中能够及时更换相应的备件。

3.3 站用设备障碍防护

第一，对于换流站运行系统当中如阀冷却系统以及换流变冷却系统等一类关键性的系统而言，由于其负荷水平会直接对系统运行安全性产生影响，因此，需要确保其分别对应有两路完全独立的电源完成供电任务。假如在实际工作中任意电源出现故障，则需要及时在两路供电电源中进行倒换，使系统始终对应有两路电源完成供电工作。第二，若换流站运行期间发生站用直流系统接地告警的问题，需要工作人员及时对其进行检查，找准发生问题的部分，并及时加以处置。考虑到户外端子箱在外部环境湿度较高的情况下容易发生受潮问题，因此需通过加大巡检频率的方式，避免户外端子箱因受潮而出现直流接地的故障。第三，需要对换流站站用设备所使用的UPS电源进行全面监督控制，确保其供电的不间断性。

3.4 无功不足障碍防护

第一，需要缩短换流站交直流滤波器的日常巡视间隔，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。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。

4 结语

运行实践显示：以上防护措施具有切实可行的优势，能够在降低设备故障发生率，提高直流输电可用率水平方面发挥相应的价值。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。

[1] 成敬周，徐政.换流站内的交流系统故障分析及保护动作特性研究[J].中国电机工程学报，2011，31(22)

[2] 吕鹏飞，梁志峰，阮思烨，等.南桥换流站500 kV换流变压器故障保护动作分析[J].电力系统自动化，2013，37(16)

2014-09-19

檀金华(1974—)，男，安徽安庆人，硕士研究生，工程师，研究方向：电力设备制造与管理。