魯西換流站涌流抑制裝置的問題分析及改進措施

葛菁 關宇洋 包也

摘要：介紹了魯西換流站涌流抑制裝置的工作原理和控制策略，結合實際應用中發現的多種問題，分析了涌流抑制裝置出現問題的原因，并對涌流抑制裝置的改進提出了建議。

關鍵詞：涌流抑制;斷路器;問題;改進措施

0? ? 引言

斷路器的不同期分合閘是造成操作過電壓的主要原因之一，而操作過電壓則是造成電網內高電壓設備損壞的重要原因[1]。特別是魯西換流站這樣的廠站，全站主要為500 kV電壓等級的高壓設備，其對地電容電流較大，過電壓水平更高。在斷路器的分合瞬間，極有可能造成設備損壞，帶來極大的經濟損失。因此，必須對斷路器的分合瞬間進行控制，設法縮短投切暫態過程，減少對設備和電網的危害。魯西換流站的涌流抑制裝置采用的是深圳國立智能公司的SID-3YL，用于變壓器和交流濾波器的投切。

1? ? 涌流抑制裝置原理

對于不同性質的負載，過電壓或涌流的產生機理各不相同，必須采用不同的控制策略[2]。對于容性負載，斷路器分合操作產生的過電壓及涌流主要是因操作瞬間電容器兩端電壓不能突變所致，因此有效防止過電壓及涌流的策略是在電壓過零點處對電容器進行投切控制[3]。對感性負載，因磁鏈守恒定律，在分合閘操作時，電感電流瞬間不能突變。在分閘控制時，可在電流過零點時控制分閘，以防止斷路器因電流過大，拉弧重燃;在合閘控制時，在電壓峰值合斷路器涌流最小，暫態電壓最大，在電壓過零點時合斷路器暫態電壓最小，涌流最大[4]。因此，在具體應用中應做合適取舍。

1.1? ? 交流濾波器投切

對交流濾波器投切控制的基本目的在于控制合閘時間使暫態過電壓和勵磁涌流最小化。因為在交流濾波器合閘投運瞬間，交流濾波器中的電容器處于未充電狀態，其流入的電流只受其回路阻抗的限制。由于這時回路狀態接近于短路，回路的阻抗很小，因此將產生很大的沖擊合閘涌流流入交流濾波器，涌流最大值發生在合閘瞬間。對于分相操作，在交流濾波器完全放電的情況下，可只進行合閘同步控制。選擇對分閘的同步操作，則可改善控制效果。

本站控制方案：分合閘均進行控制，以電源側A相電壓作為參考，相序為C-B-A，控制角度為C相60°、B相120°、A相180°，在時序上間隔3.3 ms。

1.2? ? 變壓器投切

變壓器勵磁涌流的產生機理是與電感線圈交鏈的磁通不能突變，磁通在相位上滯后電壓90°，因此在變壓器內部無剩余磁通時，選擇在電壓峰值、磁通為0時合閘將有效避免涌流的產生。而變壓器實際運行中內部通常都會有剩余磁通，抑制涌流的最佳策略為無論是分相操作還是聯動操作，同時對分、合閘進行同步控制。

本站控制方案：分合閘均進行控制，以電源側A相電壓作為參考，相序為B-A-C，控制角度為B相30°、A相90°、C相150°，在時序上間隔3.3 ms。

2? ? 涌流抑制裝置實際運行中的問題

魯西換流站涌流抑制裝置在實際應用中主要存在以下問題：

2.1? ? 涌流抑制裝置的分閘控制通過操作箱的跳閘回路出口

魯西換流站斷路器均由斷路器操作繼電箱控制分閘。具體流程如圖1所示，首先，控制系統開出一個分閘信號到涌流抑制裝置;然后，涌流抑制裝置開出一個分閘信號經斷路器操作箱發至斷路器就地匯控箱;最后，斷路器第一組分閘線圈勵磁分閘。

涌流抑制裝置和斷路器保護共用一套跳閘回路，導致正常的分閘控制后運行人員監視系統會錯報“第一組跳閘出口”信號，影響運行人員監盤，如圖2所示。

2.2? ? 切換至“非選相”時涌流抑制裝置將失電

涌流抑制裝置的電源回路上串接了“選相/非選相”切換開關10KK的觸點，如圖3所示。當10KK開關切至“選相”時，9-10、11-12觸點導通，裝置上電;當10KK切換至“非選相”時，9-10、11-12觸點不導通，裝置失電，如表1所示。這樣會導致一個問題：在運行過程中因特殊情況一旦將切換開關10KK切換至“非選相”位置后，涌流抑制裝置將失電。如果此時恰好又需要切換至“選相”位置，由于無法判斷涌流抑制裝置是否正常，直接切至“選相”位置對裝置上電，可能產生不可預料的后果。

2.3? ? 涌流抑制裝置切換至“選相”時3/2接線的中開關無法進行同期合環

魯西換流站涌流抑制裝置在使用中發現，3/2接線同一串的兩個邊開關已經合上帶電時，中開關切換至“選相”時無法同期合環。經過和涌流抑制裝置廠家一起進行分析發現，涌流抑制裝置的合閘邏輯存在問題：涌流抑制裝置正常運行時，當電源側電壓正常時，受控側電源電壓二次值若超過20 V，涌流抑制裝置將閉鎖合閘信號的出口。魯西換流站是500 kV廠站，中開關同期合環時，涌流抑制裝置二次測量值將超過20 V，導致其無法同期合環。

3? ? 改進措施及建議

3.1? ? 涌流抑制裝置的分閘控制通過操作箱的跳閘回路出口

將涌流抑制裝置分閘回路接入手跳保持繼電器1STBJ回路，使涌流抑制裝置分閘回路避開信號繼電器1TXJ，實現控制系統自動分閘時不會出現“第一組跳閘出口”信號，如圖4所示。

3.2? ? 短接9-10、11-12觸點，切換至“非選相”時也不斷電

當“選相/非選相”切換開關10KK切至“選相”時，1-2、5-6觸點導通，15-16、17-18觸點不導通，來自測控裝置的分/合閘信號經涌流抑制裝置進行選相操作;當“選相/非選相”切換開關10KK切至“非選相”時，1-2、5-6觸點不導通，15-16、17-18觸點導通，來自測控裝置的分/合閘信號直接去斷路器的操作箱，此時直接短接9-10、11-12觸點，不會影響涌流抑制裝置“選相/非選相”功能的正常切換，如圖5所示。

3.3? ? 修改涌流抑制裝置合閘邏輯

此種方法只需要重新燒錄涌流抑制裝置的板卡，修改其合閘邏輯即可，去除受控側有壓時無法同期合環的判據，不需要改變其他部分，改動小，風險低。

4? ? 結語

本文介紹了涌流抑制裝置的原理，并以魯西換流站為例，介紹了對于變壓器和濾波器采用不同的控制策略以達到更好的控制效果;分析了魯西換流站涌流抑制裝置實際使用中所存在的問題，對涌流抑制裝置的改進提出了建議。

[參考文獻]

[1] 趙畹君.高壓直流輸電工程技術[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2] 馮鶇，楊潔民，羅海志.高壓直流換流站分合閘控制裝置故障分析[J].高電壓技術，2008，34（8）：175l-1754.

[3] 王榮富，楊洋.二分之三接線方式下選相合閘裝置回路優化[J].云南電力技術，2016，44（S1）：105-107.

[4] 盧雯興，黃聰，陳明佳.一起換流站直流電壓跌落異常分析[J].寧夏電力，2019（4）：53-56.

收稿日期：2020-01-03

作者簡介：葛菁（1992—），男，湖北武漢人，助理工程師，主要從事高壓直流運行維護工作。