摘要：换流阀是换流站的主要组成设备之一，是保证直流系统可靠运行的核心部件，其可控性保证了直流系统的可靠启停。某特高压换流站通过调试试验现场模拟各种故障工况，实现换流阀闭锁保护，包括X、Y、Z、S闭锁，从而降低系统故障对换流阀等一次设备的冲击。

关键词：特高压直流输电;换流阀;保护闭锁;旁通对

0 引言

换流阀由几百个单体晶闸管串联而成，承担着特高压交、直流转换功能，是交直流系统的承接枢纽，在特高压直流输电工程中具有不可替代的作用。直流系统的启停与换流阀的可靠导通和关断密切相关。直流系统在正常运行工况下会遇到多种故障，在其发生故障情况下，保证换流阀执行保护闭锁动作的正确性尤为重要。

某特高压换流站采用电触发晶闸管，其闭锁策略：阀基电子单元VCE接收到阀控系统CCP的闭锁指令，不再向换流阀发触发脉冲，触发脉冲移除后，向晶闸管两端施加反向电压，使主端子AK间电流小于维持电流，阀组就会自动关断。根据旁通对的投入情况，特高压换流站保护闭锁可以分为X、Y、Z、S闭锁4种。

1 X闭锁策略

X闭锁主要特征：不投入旁通对，针对较为严重的故障实行闭锁策略。

整流站和逆变站在执行X闭锁指令时均不投入旁通对。正常情况下，同一极高低端阀组不会同时执行X闭锁指令。当该极中一个阀组发生保护性X闭锁时，极保护三取二装置直接跳开故障阀组进线开关并锁定，故障阀组隔离，合BPS，无故障阀组正常运行。若故障无法隔离，则执行极闭锁指令。

试验内容：单阀组运行，逆变站模拟直流过电压保护跳闸X闭锁。

某日后台实时事件如下：

11：29：44，极保护（PPR）：“直流过电压保护X闭锁”“直流过压保护X闭锁跳交流断路器”;

11：31：28，极控（PCP）：“极保护启动切换极控系统命令”“极保护启动极隔离”“旁通低端阀组”;

11：31：28，阀控（CCP）：“极控旁通阀组”“X闭锁动作”“强制移相”“极控闭锁阀组”;

11：31：29，保护出口跳开进线开关并锁定。

2 Y闭锁策略

Y闭锁主要特征：有条件投入旁通对。有条件投入旁通对是针对直流输电系统的整流站而言，在保护需执行极闭锁指令或最后一个阀组闭锁情况下，判断整流侧直流电流Id是否小于定值，若小于定值，则无需投入旁通对;反之，则投入旁通对。逆变站在执行Y闭锁指令时均投入旁通对。

该特高压换流站保护大部分均执行Y闭锁指令，包括ESOF闭锁。由于该特高压换流站采用分层接入方式，原配置与极保护的50 Hz、100 Hz保护均下放至阀组保护中执行。Y闭锁策略如表1所示。

该特高压换流站的Y闭锁分为保护性Y闭锁和控制性Y闭锁。系统故障、保护装置出口的Y闭锁为保护性Y闭锁;手动ESOF闭锁、换流变非电量保护、直流场非电量直接出口跳闸等为控制性Y闭锁。

调试项目：有通信，逆变站模拟50 Hz保护跳闸Y闭锁（最后一阀组运行）。

某日后台实时事件如下：

12：54：00，阀保护（CPR）：“阀组50 Hz保护Y闭锁”“阀组50 Hz保护跳闸”;

12：54：34，阀控（CCP）：“直流阀保护启动阀控系统切换”“旁通对投入”“Y闭锁动作”“投入旁通对”“阀组保护谐波保护启动Y闭锁”“保护启动隔离阀组”“保护启动跳交流滤波器”;

12：54：38，保护出口跳开进线开关并锁定。

3 Z闭锁策略

Z闭锁主要特征是总是投入旁通对。Z闭锁主要用于BPS故障保护、极直流过压保护等。

若另一个极运行，电流会同时通过本极直流线路和接地极形成分流。Z闭锁后，若极1闭锁，极2运行，由于旁通对的投入，电流会同时通过极1直流线路和接地极系统形成环流。但这种环流值较小，远小于直流开关NBS开断电流的能力，所以完全可以通过NBS来拉断环流，进入线极隔离。该特高压换流站在双极低端单阀组运行工况下，模拟站间通信故障实验时，极1低闭锁，极2低运行，极1低中性线存在200 A分流，即通过远控手动拉开0100开关来切断环流。

单极双阀组运行工况下，其中一阀组保护执行Z闭锁时，整流站/逆变站无条件投入旁通对，合旁通开关BPS，闭锁故障阀组，隔离故障阀组。

调试项目：有通信，逆变站模拟阀过流快速段保护跳闸Z闭锁。

某日后台实时事件如下：

14：08：37，阀保护（CPR）：“阀组过流保护Z闭锁”“阀组过流保护跳闸”“阀组过流保护隔离阀组”;

14：09：18，阀控（CCP）：“旁通对投入”“Z闭锁动作”“阀组保护隔离阀组”“保护启动跳交流断路器”;

14：09：18，保护出口跳开进线开关并锁定。

4 S闭锁策略

S闭锁是针对特高压直流工程阀组内部短路或接地故障等配置的专项保护，该特高压换流站（逆变站）执行S闭锁的保护主要有阀短路保护、换相失败保护（任一桥换相失败）、直流极差动保护等。该直流系统阀组差动保护整流站执行Y闭锁，闭锁极后，极控会启动REBOOT功能重启非故障阀组。S闭锁策略如表2所示。

调试项目：有通信，逆变站模拟阀差动保护跳闸S闭锁。

某日后台实时事件如下：

14：42：59，阀保护（CPR）：“阀组差动保护S闭锁”“阀组差动保护阀组隔离”“阀组差动保护闭锁极”“阀组差动保护跳闸”;

14：42：59，极控（PCP）：“阀组差动保护闭锁极”;

14：42：59，阀控（CCP）：“阀组保护隔离阀组”“阀组保护闭锁极”“保护启动跳交流滤波器”“投入旁通对”;

14：43：00，保护跳开进线开关并锁定。

5 结语

本文主要阐述了某特高压直流工程在不同故障状态下各种保护性闭锁的执行情况。结合站内后台实时事件的描述，将保护性闭锁的最终执行情况表述得更为细致。试验期间由于暂时只进行了双极低端阀组的调试，即均在单阀组运行工况下模拟保护性闭锁，故保护动作中均会有极隔离动作的产生。

直接闭锁（即直接移除触发脉冲）会对直流系统形成强大的冲击。在移除触发脉冲之前，根据系統故障类型，执行强制移相、SET α=90°、投旁通对、合旁通开关等操作可以实现短时平滑闭锁，从而大大降低了闭锁对系统的冲击，且能够快速有效地隔离故障，缩小事故范围，减小直流系统故障对交流系统电压稳定性产生的影响。

[参考文献]

[1] 陶瑜.直流输电控制保护系统分析及应用[M].北京：中国电力出版社，2015.

收稿日期：2020-08-26

作者简介：朱映锦（1992—），女，江苏扬州人，助理工程师，从事特高压换流站运维方面工作。