換相失敗發生的原因與抑制措施

陳海超

（中國電建集團江西省電力設計院有限公司，南昌 330002）

1 換相失敗發生的原因

換相失敗大多是由逆變側的電氣參數處于異常的工作狀態而引起的，常見的原因有（1）換相時間過長造成熄弧的時間不夠（2）觸發延遲角相對較大。當正向電壓再一次施加到換流閥上時，由于晶閘管內部載流子未重新排列更新，晶閘管還可以重新導通，或者還未結束但正向電壓已經到來等原因，造成不應該導通換流閥導通，換相失敗。和整流側相比而言，逆變側的換流閥的熄弧時間相對較短主要是因為它需要有較高的傳輸效率，而在這種情況下，往往會出現熄弧時間不夠，所以換相失敗大多發生在逆變側。通常情況下導致換相失敗的原因有以下幾種：

（1）逆變器的熄弧角ɑ 較小，不能滿足熄弧要求。

（2）換相電壓在短時間內下降較大。

（3）直流電流Id在短時間內增大較快。

（4）換相疊弧角μ 較大。

（5）交流系統不對稱換相電壓過零點前移。

2 抑制換相失敗的措施

如果直流系統換相失敗將對系統造成不良的后果，所以研究換相失敗對保證保障系統正常運行有必要性。事實上，如果技術人員能夠及時采取相對應的措施在很大程度上就可以避免換相失敗的發生或者減少換相失敗所造成的不良影響；針對換線失敗發生的特點，工程中常采取的預防措施有：

（1）減小延遲觸發角γ。減小延遲觸發角，有利于提前各閥的換相時間，這樣自然換相結束的時間也會提前，熄弧角ɑ 就會有所增大，晶閘管的熄弧時間也會延長，這樣能很大程度上避免換相失敗，但是在逆變側，如果觸發延遲角減小了，系統的傳輸功率也會減小，那么消耗的無功功率會就會增大。所以該措施不具有良好的經濟性，緊急情況下才會被采用。

（2）采用無功補償裝置抑制換相失敗。換相電壓大幅下降時也會造成換相失敗，而在換相過程中無功補償設備的作用在于可以維持換相電壓的穩定，同時，無功補償設備可以在很大程度上增大短路比（ESCR），保證換流電壓相對穩定，為換相成功提供契機。

（3）采用電抗較大的平波電抗器。在系統發生故障的情況下，直流電流上升較快，這樣會造成換相失敗，而此時平波電抗器的電抗能抑制直流電流上升的速度，從而避免換相失敗。但是在設置平波電抗器的電抗值時要和系統中其他參數相協調，同時也要考慮成本問題。

（4）采用漏抗較小的換流變壓器。采用漏抗較小的換流變壓器的實質在于通過提高換相暫態過程的速度來減小換相疊弧角μ，而換相疊弧角和熄弧角是反比的關系，這樣就能有效抑制換相失敗。但是如果要求換流變壓器的漏抗過小的話，就會導致換相電抗過小，換相電抗過小將不能抑制系統故障后的短路電流。

（5）減小多饋入交互因子。多饋入交互因子較大時，各換流站之間的電壓波動和換相成功與否是相互影響的，據此通過減小多饋入交互因子，可以減小換相失敗的換流站對其他換流站的不利影響。

（6）使用新型直流輸電技術。新型的換流閥屬于全控性器件既可以控制閥的關斷還可以控制導通，采用新型直流輸電技術能有效減小換流失敗的影響，甚至能避免它的發生。

在上述所提到的6種抑制換相失敗的措施中，要么通過改變控制系統的參數要么通過改變輸電系統的運行參數，來達到抑制甚至避免換相失敗的目的，這樣的改變對系統正常運行狀態造成的影響是不可避免的。

3 總結

本文總結分析直流系統中導致換相失敗的幾大原因，并針對各個原因提出了相應的避免換相失敗的措施，同時也闡明了所提措施存在的弊端，所以提出一種既能保證系統正常運行，又能有效抑制換相失敗發生的方法具有較大的實用意義。