余荣兴，张志朝，刘茂涛

(中国南方电网超高压输电公司广州局，广州市，510405)

0 引言

穗东换流站是世界上首个±800 kV特高压直流输电系统(云广直流输电系统)的受端站，其故障将引起南方电网系统内多回直流不同程度地发生换相失败。因此，穗东换流站的安全可靠运行对稳定南方电网主网架具有非常重要的意义［1-4］。

穗东换流站站用电源共分3路:(1)500 kV 1号站用变，接于本站500 kV交流母线，带10 kV 101M运行;(2)110 kV朱中线穗东支线，为外来电源，T接自110 kV朱中线，带10 kV 102M运行;(3)110 kV朱穗线，作为备用电源带10 kV 103M线路运行(正常时103 M空载)，也是外来电源，引自220 kV朱村变电站。正常运行时，10 kV 101M和102M分别接5台10 kV/400 V干式变，由干式变带400 V母线对负载供电［5］。

穗东换流站每极均包含高、低端2个阀组，全站共有4个阀组，分别设置4套独立的阀冷却系统对运行中的换流阀进行冷却。阀冷系统采取强迫循环水冷方式，由阀内冷却水系统与喷淋水系统组成。内冷却水系统直接与换流阀接触，带走换流阀工作过程中的发热量，喷淋水系统对内冷水进行冷却。每套喷淋水系统配置3座冷却塔，每座冷却塔配置2台风扇。风扇采用西门子公司Micromaster 420通用型变频器控制，变频器受阀冷系统的可编程控制器(programmable logic controller，PLC)控制，以实现根据不同冷却需求调整风扇转速，从而达到节能低碳的目的。

正常情况下，阀冷系统均有2路电源，分别取自不同的10 kV母线，一路电源主用，一路电源备用。当主用电源掉电时，立即切换至备用的电源供电，以保证阀冷却系统的可靠运行［6-10］。

1 阀冷却系统故障

2010年07月25日19:48:32，监控系统报10 kV 101M和102M同时发生瞬时性失压并复归的信号，瞬时性失压持续时间24 ms，同时伴随部分换流变冷却系统电源丢失的信号并瞬时复归，3个正在运行的阀组发换相失败信号并瞬时复归。所有信号复归后，主控室监控系统并无阀冷系统故障的任何信号。经总调得知，广东网内有500 kV线路跳闸。查看故障录波，发现事件发生时，广东网内的线路跳闸对穗东换流站交流母线电压造成较大扰动，500 kV 1号站用变进线PT A相、B相电压发生较明显突降，A相电压下降值达到了43%，录波如图1所示。

图1 1号站用变高压侧电压录波Fig.1 The voltage wave of the No.1 station transformer when fault came

站用电源扰动发生30 min后，监控系统突然报极2低端、极2高端阀冷却系统内冷水进水温度高告警信号。查看双极阀冷却系统监视界面，发现极2低端、极2高端阀组内冷水入水温度分别为47.1、47.2℃，已达内冷水入水温度高告警定值;极1低端阀冷系统内冷水入水温度为46.2℃，逼近内冷水入水温度高告警定值。

2 min后，现场检查发现极2低端、极2高端、极1低端阀组的阀冷控制系统显示冷却塔风扇变频器故障信号，每阀组的6台风扇变频器(每个冷却塔2台风扇，每个阀组共计6台)均处在“停机”的位置，冷却塔风扇全部停止运转，内冷水失去冷却。值班人员在阀冷控制系统集中显示屏迅速按“复归键”后信号复归，所有冷却塔风扇恢复正常运转，极2低端、极2高端、极1低端阀组的内冷水温度逐渐恢复至正常范围。

2 事故分析

根据穗东换流站10 kV母线电压监视继电器定值，当母线电压低于70%额定电压时，电压监视回路会发母线失压告警，折算到站用电负载，负载电压(三相制线电压)应低于280 V。从图1可以看出，经过1号站用变和10 kV干式变降压后，当时10 kV 101M所带负载电源电压(三相制线电压)实际仅为230 V左右。

冷却塔风扇变频器输入电压为三相380～480 V±10%，查看变频器欠电压保护定值后发现“三相380 V －10%”被作为缺省设置录入变频器的微处理器，作为欠电压保护的定值。在站用电源扰动情况下，风扇变频器的欠电压保护动作，这一保护动作是无延时的，其动作后果随即造成了变频器的停机。

变频器存在自动再启动功能(对应于定值P1210)。事件发生时，我站P1210的设定值为1，其动作后果为“上电后跳闸复位”。因此，根据定值P1210=1时的动作后果，变频器在重新接收到ON命令之前，是不会重新启动的。

而本次事件中，变频器并没有完全断电，事件持续时间仅仅24 ms，属于非常短暂的电源中断，其控制模块的显示器在变暗或者消失之前电源已经恢复。这一过程对于变频器的控制模块来说只能属于“电源消隐”，不会造成变频器控制逻辑模块的掉电重启和故障复归。

3 阀冷却系统存在问题及解决措施

3.1 存在问题

(1)站用电源的扰动导致的冷却风扇变频器停运，对±800 kV高压直流输电系统的影响是相当严重的。短短20 min之内，由于换流阀的冷却效果不够，内冷水的入水温度已经达到47℃的告警值。

(2)变频器故障停机这种重要的信息竟然没有送主控室，而由内冷水温度高告警才引起监盘人员的注意，此时已错过了最佳的处理时机，增加了后续处理过程中直流系统运行的风险。

(3)目前共有4套阀冷却系统，较以前的±500 kV直流输电系统增加了1倍。如果由于站用电源的扰动而导致4套阀冷却系统风扇的同时停运，在直流主系统大负荷运行的条件下，内冷水温度必将很快升高，短短20 min内即可达到告警值。在此期间内，运行人员需先后去4个阀冷室对故障进行复归，才能重新恢复阀冷系统的正常运行。

3.2 临时措施

(1)增加雷雨天气对阀冷系统的特巡，确保变频器故障时，早期发现，及时处理。

(2)在监盘时打开并监视阀冷系统内冷水入水温度趋势图界面，根据内冷水入水温度变化曲线及时采取处理措施。

(3)夜班时间安排充足人手留在主控楼备班，确保发现变频器故障后能迅速在阀冷控制屏对其进行复归。

3.3 降低辅助系统运行风险的措施

(1)增加冷却塔风扇变频器故障送主控室监控系统的SER信号。如此，当站用电源扰动等因素造成风扇变频器故障停运时，运行人员能在第一时间内发现故障，并立即采取应对措施，避免了内冷水温度升高至告警值紧急处理时措手不及。

(2)启用冷却塔风扇变频器的自动再启动功能，将P1210参数设置为6，启用变频器在“电源消隐”情况下的自动再启动功能，以避免站用电源扰动造成冷却塔风扇变频器的停机。

4 结语

采用本文提出的多种措施后，虽然多次出现站用电源扰动，但未再次出现由于站用电源扰动导致阀冷却水内冷水入水温度高告警的恶劣后果。表明本文改进建议能够使值班人员第一时间发现故障，同时也能第一时间消除站用电源的扰动导致的不良后果，改进措施是可行的、有效的，大大提高了特高压直流主系统的安全水平。

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