特高壓直流換流站保護裝置調試要點淺析

冷歐陽，田立山

(國網內蒙古東部電力有限公司，內蒙古　呼和浩特　010020)

錫盟—泰州±800 kV直流輸變電工程已經過相關測試，并成功帶電投產。這項工程將在我國大氣污染防治行動計劃中扮演重要角色，是世界上首個額定容量達到1 000萬kW的±800 kV特高壓直流輸電工程。該工程的建成投產將成為高壓直流輸電領域一個重要的標志，不僅僅創造了新的國內記錄，更刷新了世界紀錄，將最高額定容量由此前800萬kW提高到了1 000萬kW[1]。

該工程為全新的高電壓直流輸電，對保護、耐壓等級等都提出了嚴格的要求。按照全面嚴格考核的原則，在實驗室進行了2 701項聯調試驗，在現場進行了631項系統調試試驗。經過各方的不懈努力，最終達到了相應的設計效果、交付標準[2]。

本文將分析高壓直流換流站保護系統在調試過程中所遇到的問題，以及產生的經驗與教訓。

1　保護裝置類型及主要特點

1.1　保護裝置類型

本站采用的NSR-376裝置為由微機實現的數字式調相機變壓器組保護裝置，提供一個調相機變壓器單元所需要的全部電量保護，保護范圍包括：主變壓器、調相機、勵磁變。

NSR-376裝置適用于調相機變壓器組單元接線或其他接線方式，與此同時可滿足各部分電氣監控自動化系統的相關要求[3]。

針對一個大型調相機變壓器組單元，根據保護的可靠性應當配置2套NSR-376保護裝置，2套保護裝置可以實現主保護、后備保護的全套雙重化，操作回路組成獨立屏柜，有利于運維人員日常維護，非電量保護獨立組屏則有利于相關保護數據讀取。2套NSR-376裝置分別取自不同組電流互感器，其中主保護與后備保護二者共用1組電流互感器讀取數據，裝置出口分別對應2組不同的跳閘線圈，雙重化的2套NSR-376裝置二次回路完全獨立[4]。

NSR-376裝置充分考慮大型調相機變壓器組保護最大配置要求。圖1為NSR-376裝置在大型調相機變壓器組保護上的典型應用配置及組屏方案。本保護包括調相機保護、勵磁變保護及主變保護。

圖1 NSR-376 在調相機變壓器組中的應用配置

1.2　保護裝置主要特點

本裝置通過高性能CPU和DSP實現中央處理器與數字信號處理器的有機結合，從而形成良好的的硬件設計平臺，通過模塊化設計，使得整個設計更加簡潔，便于維護。為了防止保護誤動，通過相應設置使得只有保護啟動元件動作才能開放出口繼電器正電源，從而實現了此項功能[5]。

為了實現故障報告和事件記錄的實時整理，采用了相應的采樣和計算技術，使得整個過程高速，報告與記錄生成及時。

為使對外的電磁輻射也滿足相關標準，本裝置將強電和弱電分開，采用一定的的抗干擾措施，使得整個裝置滿足國家標準。裝置可以通過系統設置進行自我檢測，減少相應故障發生[6]。

2　保護裝置調試方法

2.1　調試準備工作

a. 計算相應定值。首先應寫出相應保護所需定值并進行計算，應計算出裝置實際投入使用時的定值。

b. 應對裝置及屏柜在開包后進行相關檢查，保證外觀無問題。

c. 檢查裝置及相關設備是否與保護系統正確連接，驗證相關安裝的正確性。

d. 因為本項目所選用設備具有通信功能要求，在調試之前應當首先配置通信模塊。功能測試和相應的二次系統測試應當完整全面。本工程相應一次系統具備校驗條件，要進行極性校驗。

2.2　安裝

a. 首先應檢查現場條件，現場的電氣條件和機械條件都將對設備安裝有相應的影響，應進行檢查并保證相應值在允許范圍內。

b. 安裝時應先對接地進行安裝，并用黃綠交替的導線將保護裝置插件背板的接地端子連接到接地銅排上。為減少誤操作等，接地線應盡可能短，確保接地線具有最佳的導電性。需要著重考察接地點容量和防腐蝕能力，保護裝置地與變電站地之間的阻抗應滿足相關國家標準，裝置只能一點接地。

c. 裝置接線應符合接線圖的要求。

需要注意的是接地線是否與主網可靠相連關系到調試過程中的安全。

2.3　通電前檢查

對于外部回路而言，通電前需要進行檢查，包括與該保護裝置相連接的系統中的其他部分。其中需要檢查TA回路、直流電源、開入回路與開出回路。TA檢查中主要是極性檢查、TA回路電流檢測量(一次注入電流)及接地檢查。

2.4　裝置通電檢查

2.4.1開關電源通電檢查

對于直流電源，在僅插入的情況下應進行以下檢驗。

a. 接入額定電源時，失電告警繼電器與“直流消失”觸點應分別可靠吸合、可靠斷開。

b. 當外加試驗直流電源由0緩慢調至80%額定值時，用萬用表監視失電告警繼電器觸點應為從閉合到斷開。然后，拉合1次直流電源。

c. 在斷電的情況下，轉插電源插件，然后在輸入電壓為額定電壓時，各級輸出電壓值應保持穩定。

d. 快速拉合直流試驗，進行3次快速拉合直流試驗，裝置應無任何異常。

2.4.2裝置上電設置

在斷電的情況下，插入全部插件，連接好面板與管理板之間的扁平電纜線。在此過程中，如果軟壓板錯誤告警，則應對軟壓板進行重新操作；如果設備參數錯誤或設備參數不一致告警，需要重新固化設備參數；如果定值錯誤或定值不一致告警，需要重新固化定值；同時應校驗裝置類型、軟件版本號是否正確。

2.4.3模擬短路故障試驗

在進行模擬短路故障試驗前，應首先估計短路電流的大小，選擇合適的斷路器及電纜，確保滿足短路電流的要求[7]。 調試過程中，在保護邏輯上曾出現了相關問題，在進行“模擬線路差動動作”開出傳動試驗時，由于該測試功能未能實現保護出口，即“跳交流斷路器”、“閉鎖換流器”、“跳直流斷路器”等，從而觸發了直流保護“失靈啟動遠跳”保護功能。

失靈啟動遠跳保護的邏輯如圖2所示。

圖2 失靈啟動遠跳保護邏輯框圖

發生故障后，可以通過相關故障錄波對問題進行診斷，發生故障時刻故障錄波波形如圖3所示。

圖3　故障錄波波形

由故障錄波波形可以看出，模擬的直流線路差動保護未出口跳閘，交流斷路器未分閘，且閥側電壓滿足失靈啟動遠跳保護的電壓判據。

直流保護程序存在“模擬線路差動動作”開出傳動測試功能不完善問題，主要體現在觸發該測試功能后，跳閘出口不能執行“跳交流斷路器”、“閉鎖換流器”、“跳直流短路器”等出口，引起失靈啟動遠跳保護誤動作。在修改相關程序后，調試得以正常進行。

3　結束語

根據本次調試的相關內容，可以得出調試的相關要點。首先檢查接線正確性，其中重點檢查接地是否安全，是否與主地網進行連接。熟悉裝置功能，裝置上電前要核實裝置出廠前是否對相應位置的絕緣進行了檢測，并且對于相應回路(如TA回路進行檢查)。裝置通電后對裝置的電源進行檢查，并插入全部插件，根據不同告警功能進行調試。在進行模擬短路試驗時注意相關參數是否已達到安全穩定的調試目的。