±800?kV特高壓直流金屬回線斷路器保護誤動分析

徐 峰，戢 穎

(1.中國南方電網公司超高壓輸電公司昆明局，云南 昆明 650217；2.昆明理工大學津橋學院，云南 昆明 650106)

±800?kV特高壓直流金屬回線斷路器保護誤動分析

徐 峰1，戢 穎2

(1.中國南方電網公司超高壓輸電公司昆明局，云南 昆明 650217；2.昆明理工大學津橋學院，云南 昆明 650106)

介紹了金屬回線斷路器及其保護的作用，并以±800 kV云廣特高壓金屬回線斷路器保護誤動為實例，分析了誤動產生的原因，闡明了金屬回線斷路器保護原理設計上存在的缺陷，進而提出了改進措施，為直流輸電工程的設計和運行提供借鑒。

特高壓直流；換流站；金屬回線斷路器保護；保護誤動作

0 引言

云廣直流是世界上第1條±800 kV特高壓直流遠距離輸電系統，額定容量為5 000 MW。其兩端換流站閥組接線采用每極雙十二脈動閥組(400 kV+400 kV)串聯，與傳統的直流工程相比，其直流保護系統也更為復雜。由于直流輸電系統基本采用順控邏輯，因此直流保護的可靠性是保證直流設備安全的前提。

1 保護誤動情況

2009-07-13，±800 kV云廣特高壓直流極II低端閥組系統調試，金屬回線斷路器(以下簡稱MRS)兩側刀閘保持在分閘位置時，MRS出現2次誤動。第1次在09：56，極II低端閥組在解鎖過程中MRS誤動作；第2次在11：07，極II低端閥組帶極II線路大地回線運行，在接地短路試驗中，線路重啟成功后，MRS又出現誤動。

2 金屬回線斷路器的作用

在直流輸電系統中，單極(閥組)大地回線方式是利用1個極輸電導線和大地構成直流側的單極回路，如圖1所示；而單極(閥組)金屬回線方式是利用2個極輸電線路構成直流側的單極回路，如圖2所示。

在單極（閥組）大地回線和單極（閥組）金屬回線運行方式之間轉換時，不僅需要通過MRS的合分來配合轉換，同時MRS還提供單極（閥組）金屬回線運行方式的通路，如圖2所示。

3 金屬回線斷路器保護

3.1 保護范圍和目的

在單極金屬回線運行方式向單極大地回線運行方式轉換過程中，保護用于當檢測到MRS失靈，以及沒有電流流過金屬回線轉換斷路器(MRTB)時，禁止打開MRS。

3.2 保護原理

如果直流場配置改變，在單極金屬回線運行方式向單極大地回線運行方式轉換過程中，保護有2個功能監視MRS。

(1) 第1個功能是在MRTB閉合后監視通過MRTB的電流Idee3。如果有電流流過MRTB，那么打開MRS是安全的。若由于某種原因，沒有電流流過MRTB，為了避免斷開直流電流時損壞MRS，這時發令禁止斷開MRS。

(2) 第2個功能是監視通過MRS的直流電流。當收到來自直流站控的MRS斷開信號后，如果MRS不能夠轉換電流，為了避免損壞斷路器，金屬回線斷路器保護動作，重新合上MRS。

圖1 單極(閥組)大地回線方式

圖2 單極(閥組)金屬回線方式

3.3 保護判據

(1) 判據1：在單極金屬回線運行方式向單極大地回線運行方式轉換過程中，若|Idee3|＜0.024 p.u.(75 A)且IdE＞0.05 p.u.(156.25 A)，則MRTB閉合一段時間后，發禁止斷開MRS命令到直流站控系統，禁止斷開MRS。

其中，Idee3為通過MRTB的電流；IdE為通過MRS的電流。

(2) 判據2：MRS斷開后，若|IdLH_op-IdLN_op|＞0.011 p.u.(34 A)，則延時330 ms，發合上MRS命令到直流站控系統，合上MRS。

其中，IdLH_op為另一極高壓母線的電流；IdLN_op為另一極中性母線的電流。

4 金屬回線斷路器保護誤動分析

金屬回線斷路器2次誤動作時，直流接線方式均為極II單閥組大地回線方式，極I直流線路在接地狀態。第1次誤動發生在極II線路充電(低端閥組解鎖)時，第2次誤動發生在極II線路接地短路試驗故障重啟后。對比2次誤動作時間，均為極II線路有瞬間電流突變的時刻。如圖3所示，極II線路電流在充電的瞬間迅速升高，同塔的極I線路長達1 386.97 km，且兩端接地，由于耦合效應，在極I線路上也瞬間形成感應電流。

分析金屬回線斷路器保護2次誤動時的故障錄波，極I感應電流二次值均大于整定值34 A，且時間均超過整定值330 ms，此時MRS在分位，金屬回線斷路器保護功能2誤動作，從而發重合金屬回線斷路器的命令。由這2次的誤動作及金屬回線斷路器保護判斷邏輯分析，云廣直流工程的金屬回線斷路器保護未設計防感應電流的措施。

5 改進措施

2次金屬回線斷路器誤動均是由金屬回線斷路器保護功能2設計存在缺陷而導致的，所以在金屬回線斷路器保護動作邏輯上增加條件與非門判據。采取以下2種方式均可消除該缺陷：

(1) 非運行極的線路接地刀閘在合位；

(2) MRS兩側隔離開關在分位。

±800 kV云廣特高壓直流采用方式(1)，增加“非運行極的線路接地刀閘在合位”的與非門判據(見圖4)。自2009-08-08增加判據至今，沒有再發生過金屬回線斷路器保護誤動作的情況。?

圖4 方式1的閉鎖邏輯

1 李立浧.直流輸電技術的發展及其在我國電網中的作用[J].電力設備，2004，7(11)：1-3.

2 呂金壯.云廣±800 kV直流輸電系統過電壓與絕緣配合研究[J].南方電網技術，2009，3(2)：18-22.

3 徐 峰.云廣直流±800 kV交流濾波器的電阻過負荷保護[J].南方電網技術，2011，5(1)：53-56.

4 舒印彪.中國直流輸電的現狀及展望[J].高電壓技術，2004，30(11)：1-2，20.

5 嚴 宇.葛南直流輸電系統中大地回線和金屬回線轉換研究[J].電網技術，2005，29(21)：1-4.

6 馮 鶇，宋天奇，楊潔民，等.直流輸電工程大地回線金屬回線轉換過程及運行實例分析[J].高壓電器，2009，45(2)：126-129.

2015-04-09。

徐 峰(1983-)，男，工程師，主要從事特高壓換流站運行維護及控制保護研究工作，email：105838405@qq.com。

戢 穎(1984-)，女，講師，主要從事哲學和電力安全理論研究工作。