±800kV特高壓直流輸電工程保護閉鎖策略分析

劉曉丹

（南京南瑞繼保電氣有限公司,江蘇南京,211102）

0 引言

特高壓直流輸電工程在正常的運行中，直流系統(tǒng)也會由于遭到雷擊或者過電壓等情況導致線路發(fā)生故障。如果直流輸電系統(tǒng)發(fā)生故障后造成直流保護動作或者控制系統(tǒng)啟動的線路停運就是故障緊急停運。上述的直流保護和控制系統(tǒng)動作主要就是為了迅速的切去故障點的電流；將交流斷路器與交流系統(tǒng)之間的聯(lián)系進行隔離。但是當直流線路中的一次設備出現(xiàn)故障后，由于電路中缺少能夠直接切斷直流電流的斷路器，只能通過直流電路的控制保護系統(tǒng)來對故障設備進行隔離。

1 ±800kV特高壓直流輸電工程故障隔離的方法

1.1 一般隔離措施

當特高壓直流工程發(fā)生故障以后，一般的隔離措施有以下幾種：（1）立即切換到備用控制系統(tǒng)；（2）移相并閉鎖換流器；（3）瞬降換流器功率；（4）跳換流變交流側(cè)的斷路器；（5）啟動斷路器的失靈保護；（6）閉鎖交流斷路器等。

1.2 旁通對的投入對直流系統(tǒng)發(fā)生故障的影響

在對故障進行隔離時，投入旁通對，這種措施也可以將線路中的故障點從線路中隔離出來，以此來保護直流系統(tǒng)安全的運行。其在工作中主要是將交流側(cè)的電流和直流側(cè)的電流進行隔離。如下圖1所示為直流系統(tǒng)中投入旁通對和正常情況下閥組換流器的導通情況圖。

當直流電路中投入旁通對時，將直流回路從電路中隔離了出來，也就等于是直流回路發(fā)生了短路，此時換流變壓器中并沒有電流進入。另外，如果閥內(nèi)發(fā)生短路，旁通對可以將故障轉(zhuǎn)移到自身上，對設備進行保護。由于在一些特高壓直流電路中，故障比較特殊，因此如果投入旁通對時，就會使故障的電流過大，進而會沖擊到線路中的一些避雷器等設備，此時，控制系統(tǒng)就會發(fā)出禁投旁通對的指令。

圖1 直流系統(tǒng)投入旁通對和正常情況下閥組換流器的導通狀態(tài)

2 ±800kV特高壓直流輸電工程的閉鎖類型

2.1 特高壓直流保護閉鎖類型

特高壓直流保護閉鎖類型一般有以下4種：（1）X閉鎖—旁通對不投閉鎖。通常如果閥發(fā)生故障時，就會用到X閉鎖。或者當觸發(fā)電路所選擇的旁通對由于一些原因而沒有被投入到故障線路中時，這時線路中也會出發(fā)X閉鎖。（2）Y閉鎖—條件投旁通對閉鎖。此種閉鎖類型一般用于不會對設備施加嚴重壓力的直流側(cè)故障或者交流側(cè)故障的線路中。（3）Z閉鎖—旁通對投入閉鎖。此種閉鎖類型多用于接地故障或者直流側(cè)過電流的故障中，另外，在換流器保護與旁通開關故障的保護中也會經(jīng)常用到此種類型的閉鎖。（4）Z閉鎖—特殊條件閉鎖。

2.2 具體實例

某±800kV特高壓直流輸電線路在直流調(diào)試試驗時，采用Z閉鎖類型為例，對特高壓直流線路的閉鎖邏輯策略進行分析：此試驗以控制保護系統(tǒng)的設計說明為依據(jù)，如果線路發(fā)生了故障，系統(tǒng)所做出的保護動作的順序應該如此：換流變壓器進行Z閉鎖—交流斷路器跳閘—換流變壓器被隔離。在試驗開始之前，賓金直流雙極運行，此時在電流的控制下，雙極電流為500A，當閥組出現(xiàn)快速保護的動作后，保護系統(tǒng)中的備用系統(tǒng)發(fā)生Z閉鎖。閥組控制整流側(cè)被強制移相，同時在電路中投入了旁通對或者旁通斷路器。

3 雙端的通信狀況對直流閉鎖的影響

3.1 兩側(cè)換流站的通信狀況對閉鎖的影響

一般在電路系統(tǒng)的正常運行中，特高壓直流整流同逆變站之間都會進行通信信息的互換。所以，當a側(cè)換流閥出現(xiàn)故障時而閉鎖時，a側(cè)的閉鎖信號就會傳遞給b側(cè)的換流站，如果當b側(cè)的換流站接受到了a側(cè)換流站所發(fā)來的閉鎖信號時，b側(cè)的換流站就會自動進入Y類型的閉鎖邏輯。但是需要說明的是，如果是由于外部環(huán)境中的光纖等原因造成了兩側(cè)的換流站之間不能夠進行通信時，如果a側(cè)的換流站出現(xiàn)了閉鎖，此時b側(cè)的換流站接收不到閉鎖信號，b側(cè)只能自行保護閉鎖。

3.2 具體實例

本次試驗中，還是以±800kV賓金直流調(diào)試試驗的項目為例，對特高壓直流閉鎖的邏輯策略進行了詳細的分析：此次試驗在進行時，兩側(cè)的換流站之間辦呢進行通信，利用了控制保護系統(tǒng)軟件位置的方式，模擬逆變器閥組快速過電流保護動作。試驗在開始之前，賓金直流單機大地回線運行，電流控制模式下，電流的控制指令為500A，在逆變器閥組快速過電流保護動作之后，直流系統(tǒng)中的電流就會出現(xiàn)突然增長的情況，此時整流側(cè)的觸發(fā)角被強制移相到120度，直流系統(tǒng)重啟操作失敗，整流側(cè)進行閉鎖。

4 結(jié)論

本篇文章中對±800kV特高壓直流輸電工程的保護閉鎖邏輯進行了詳細的闡述，同時也對兩側(cè)換流站通信對閉鎖情況的影響進行了分析從而得出：當±800kV特高壓直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，此時直流保護系統(tǒng)用切換備用系統(tǒng)等其他的措施來隔離線路中的故障；在一些比較特殊的情況下，當直流系統(tǒng)中發(fā)生故障以后，需要投入旁通對來對線路中的故障進行隔離；根據(jù)換流閥在閉鎖時旁通對的投入情況，將±800kV特高壓直流保護閉鎖分成了4種類型；如果直流系統(tǒng)兩側(cè)的換流站出現(xiàn)通信中斷時，a側(cè)換流站出現(xiàn)閉鎖，則b側(cè)換流站會進入空載運行的狀態(tài)。如果b側(cè)出現(xiàn)閉鎖，a側(cè)就會發(fā)生短路故障，此時直流線路中的整流側(cè)被強制移相后自動閉鎖，實現(xiàn)故障切除保護線路。

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