換流變分接頭檔位未同步研究

成少鵬 肖博瀟

摘 要：分接頭檔位調整是換流站直流系統中的一個重要功能模塊，本文對換流站分接頭檔位不一致進行了分析，結合換流站現場運行情況，對換流站站內幾次分接頭不一致給出了探討及處理意見。

關鍵詞：分接頭；TCC；換流變壓器；Udi0

0 引言

近年來，換流變在功率調整過程中，出現三相分接頭檔位不一致現象，尤其是今年上半年出現的頻率更為頻繁，對直流功率產生了極大的影響。

1 換流變壓器分接頭控制（TCC）原理

換流變壓器分接頭控制（TCC）是直流控制系統中的一個重要功能模塊，其作用是通過對換流變壓器分接頭的控制使閥側空載直流電壓Udi0保持在其參考值附近，以保證直流系統能工作在要求的工況下。此外，分接頭控制還用于確保Udi0低于其最大限值以及保持換流變壓器不同相分接頭之間的同步。

2 分接頭檔位未同步統計

寶雞換流站自2016年1月22日以來，極ⅡY/D B相共發生三次分接頭檔位未同步事件。2016年寶雞換流站極ⅡY/DB相分接頭未同步故障信息統計如表1所示。

3 換流變分接頭功能簡述

圖1為換流變分接頭控制功能概況圖。整流側和逆變側Udi0控制方框控制換流變閥側空載直流電壓Udi0為給定的參考值。當Udi0的測量值與參考值相比較，差值超過一定值時，分接頭動作。為了防止分接頭發生來回振蕩的現象，比較環節滿足滯回特性。滯回曲線的上下門檻值等于相應的±0.75分接頭步長。

2016年3月4日，在功率由600MW升至900MW過程中（故障發生時雙極實時功率為709MW，控制系統為B系統，A系統備用且A系統正常），極ⅡPCP A/B系統報出換流變分接頭未同步，5s后控制系統由B系統切至A系統，故障信息如圖1所示，現場檢查分接開關的傳動機構正常，外觀未出現明顯變形、傳動桿脫扣、分接開關電機電源小開關未跳開。正常工況下，整流側與逆變側都采用維持換流變壓器閥側空載直流電壓Udio恒定方式對換流變壓器分接頭進行控制。

4 Udi0控制

換流變分接頭控制器根據實際的換流變分接頭位置和換流變交流側電壓計算換流變閥側空載直流電壓。將計算得到的換流變閥側空載直流電壓與設定的參考值進行比較，得到電壓誤差。換流變分接頭控制器根據得到的電壓誤差來產生升/降換流變分接頭的命令。當電壓誤差大于0.01pu時，發出降分接頭的命令；當電壓誤差小于-0.01pu時，發出升分接頭的命令。執行分接頭升降指令的時候有一定的延時，以避免分接頭在交、直流電壓擾動時發生升降。

5 α控制

直流控制系統的快速控制是通過對換流器觸發角α的控制來實現的，慢速調節是通過調節換流變壓器分接頭將觸發角α控制在15°±2.5°的范圍內，即在穩態情況下當直流系統受到擾動時，首先進行改變觸發角α的快速調節，使系統快速恢復穩定狀態，當觸發角α調節至12.5°以下或17.5°以上時，若系統還未達到目標狀態，則通過換流變分接頭提升或降低一檔以改變換流變閥側電壓，直至觸發角α重新恢復到15°±2.5°的范圍內。

6 Udi0限幅

Udi0限幅的主要目的是防止設備承受過高的穩態電壓應力。因此Udi0限幅是凌駕在正常分接頭控制之上的。這樣可以保證穩態時的Udi0永遠不會大于Udi0L。通過分接頭控制換流變閥側電壓來達到此目的。與Udi0限幅相關的限幅值有兩個：Udi0G和Udi0L。其中，Udi0限幅在以下電壓范圍內起作用。

當Udi0G≤Udi0≤Udi0L時，Udi0限幅閉鎖任何將增大換流變閥側電壓的分接頭指令。

當Udi0>Udi0L時，Udi0限幅發出降低換流變閥側電壓的分接頭指令。其中，Udi0G為換流變分接頭控制中允許發出增大Udi0指令的上限。

7 分接頭不同步原因分析

本次故障09：34：53秒，后臺報出：換流變分接頭未同步。由圖2分析可知，當任意兩相檔位不一致時，系統延時兩秒，若此時分接頭在自動控制模式時，系統報出分接頭未同步。09：34：53秒，后臺報出：系統輕微故障出現；09：34：59秒，后臺報出：切換邏輯，PCP B運行，PCP A備用。當系統出現輕微故障時（MINOR_FAULT），備用系統可用，延時5s，備用系統將自動切至運行系統，運行系統切為備用。

故障發生6s之后，換流變分接頭檔位由19調制20，后臺報出：分接頭已同步，系統輕微故障消失。根據系統控制和后臺報文，控制邏輯和后臺報文一致，未出現系統誤報情況，且在系統切換后，運行系統未再次發出分接頭調整命令，表明控制系統正常。懷疑為分接頭一次設備異常，造成分接頭調整延時完成，每年年檢時應對機械機構進行檢查和維護。

8 總結

寶雞換流站換流變已經連續運行了7年，12臺換流變的分接頭動作次數平均均已超過1萬次，但從未對分接頭機械機構進行檢查和維護，造成換流變分接頭檔位調整過程中，控制邏輯雖然正確，但由于機械卡澀等原因造成分接頭動作延時或不動作。本文通過對換流變分接頭原理、控制邏輯的分析，提出故障原因，對現場運維人員處理事故有著重大意義。

參考文獻

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