高壓直流輸電系統強迫停運分析與運維研究

李貴婷 羅富貴

摘要：直流輸電具有較好的控制能力及低泵本的造價特點被廣泛應用，但在其運行過程中如出現故障就會產生系統強迫停運，分析與研究高壓直流輸電系統強迫停運分析及運維研究，有利于進一步明晰與界定高壓直流輸電系統強迫停運執行及原因，繼而提出針對性運維保護措施。

關鍵詞：高壓直流輸電;強迫停運;控制保護系統;站用電系統

引言

隨著經濟的發展和人們的生活水平的不斷提高，人們對我國的電力供應，尤其是 HVDC系統的研究日益受到人們的重視。在實現大容量、高電壓、長距離傳輸的前提下，直流輸電具有異步網絡的作用。強制停機是直流傳輸系統中比較特別的一種，它是用來解決各類突發事件的。所以，如何提升 HVDC的運維能力成為電力行業相關部門的一個重要課題。

一、高壓直流輸電系統強迫停運分析

（一）高壓直流輸電系統強迫停運執行過程

HVDC電力系統強迫停用有先后次序，其主要有兩種：中等優先級和最高優先級。FASOF的快速中斷是中等優先權，而中等優先權仍然可以分為兩大類。當 DC濾波器的斷路信號和最小的 AC濾波器容量不能滿足手動按鍵和信號時，執行過程為整流側移相后閉鎖。另一種是通過控制閥門的一個硅器件來探測，使電流全部退出或者使內冷水的導電率升高。這時的運行程序就是當系統停止運行時，跳出直流電路，然后返回到高壓直流斷電，進入低溫備用。ESOF的應急斷電是最重要的，這時 HVDC系統會回到 HVDC的斷開狀態，而 DC側的母線與斷路器的 AC閘刀分用[1]。

（二）高壓直流輸電系統強迫停運原因分析

在 HVDC系統中，強迫停運的原因有兩個。第一種原因是由零點控制保護系統引起的極閉鎖。在這種情況下，直流保護濾波器、交流保護濾波器和獨立的交流保護設備都會導致極閉鎖，而線路斷路試驗保護、真電流線路保護、單極保護、雙極保護、換流變區域保護等都會導致極閉鎖。另外，強迫中斷是由系統監視要求引起的極性鎖定引起的。其原因有通訊系統故障、輔助系統故障、 TM系統監控、站控監控系統等方面的要求。

二、高壓直流輸電系統運維措施探討

（一）輔助控制系統故障的運維保護措施

在 HVDC系統中，由于主泵的頻繁起動會造成軟起動機的失效。在冷水閥門的控制和保護設備正常工作時，出現110 kV信號源丟失、管線壓力表斷電、流量中間繼電器發生故障等，都會造成主泵不能啟動、軟啟動器故障、直流系統的單極閉鎖等問題。為了解決這一問題，國內 HVDC運行單位提出一種改進的方法。CCP系統一旦接收到故障的斷泵指令，然后對冷卻器的控制和保護軟件進行修改和調試，就可以將系統自動轉換為備用系統，同時還可以向用戶展示如何切換主水泵。本區域在此項目開始前，將110 kV直流配電屏進行改裝，以實現對冷水閥的控制與保護，并能向用戶提供電力負載的有關信息。該方法能有效地防止在正常工作時發生的直流系統的故障。同時，區域 HVDC運行部門也在積極制訂設備故障處理方案，當出現故障時將手動調整模式替換為自動控制[2]。

（二）站用電系統故障的運維保護措施

在對 HVDC變電站供電系統進行改造時，由于使用不當，很容易造成變電站用電系統的失效。舉例來說，在葛南地區的 HVDC變電站，就出現因停電而造成的強迫停運事故。為了解決這個問題，本區域建議在電力系統的改造中，設置一個備用的自投式設備，并將主水泵的開關時間設置為100 ml，將備用的自投設備設置為1.8。經過調試，本地HVDC系統的后備自投設備在運行中，可以避免出現故障時的電上交開關。在極端工況下如果只有一路站供電，負載為380 kV，則 HVDC系統在 HVDC系統中出現斷路將導致 HVDC系統被迫停運。為增強變電站的電力冗余，必須將發電車與380 kV匯流排連接起來[3]。

（三）直流場設備故障的運維保護措施

HVDC直流場裝置的故障多集中在直流線路的避雷器上，如果出現嚴重的污閃現象，那么線路上的極丹線差動保護就會導致系統停機。為了解決這個問題，在國內電網運行管理部門，結合當地的臺風、暴雨等極端天氣，對附近的變電站和可能發生線路短路的直流系統進行全面的監控。

本區域電力系統運堆部門，及時關閉與設備有關的門窗、終端盒，清除現場產生的浮物，并檢查設備和建筑的穩定性。由于在雷暴天氣下，直流輸電線路極易遭受雷擊，從而造成輸電線路的換相故障，因此，在此區域，及時開啟排水泵與備用排水泵，并進行相應的排水。在遇到雨、雪、冰雹的時候，這個區域還在系統里面安裝融冰的軟件，保證高壓直流輸電系統不會出現故障或者坍塌的情況。通過定期組織人員對 HVDC系統的各個部件進行定期的維護，使本地 HVDC系統的運行效率得到極大的提升，從而產生巨大的經濟效益和社會效益。

三、構建故障防護對策

在 HVDC系統的故障防護方面，首先是防污策略：利用絕緣串子提高特高壓 DC系統的防污性能，根據 HVDC系統的具體位置，涂上防污漆，并對其進行定期清洗和清理。第二，防雷策略：根據系統的基本操作特點，在高壓 DC電網四周設置架空接地保護措施，以達到嚴密的防雷效果，減少雷擊的幾率。在平地上，要保證地面和特高壓直流系統的傾斜，有些地方傾斜度小于20，必須在上面安裝防雷裝置，在高原地區要設置-2℃的防雷裝置;三是防震措施：在特高壓 DC系統中采用隔板隔板，使電線在系統周圍纏繞，從而減少 THVDC系統的顫動。第四點為防冰[4]-[5]。根據電網的具體位置進行分區、線路的再配置、融冰、除冰，以及對電網覆蓋的細致、認真的檢測，以減少覆冰事故的發生。

在實際工作中，主要包括以下幾種常用的 HVDC設備的運行和維修技術：一是在線監測技術。通過對 THVDC系統的在線監測，及時掌握其工作狀態，以保證其運行的安全性，將在線監測技術用于某些高壓設備，以實現對其威風震動、覆冰、氣象參數的監測;如果在特高壓直流系統中發生停電，那么，就會對整個社會的穩定發展造成巨大的影響，因此，在特高壓直流系統中進行帶電工作，不僅能夠減少系統的損耗，而且還能夠保證系統的穩定、可靠。

總結：

綜上所述，作為我國電力系統當中的一項重要組成部分，對高壓直流輸電系統的強迫停運與系統達維保護措施進行研究具有十分重要的意義。針對不同高壓直流輸電系統強迫停運產生的原因，采取相應的手段進行故障排除與系統運堆可以增強電力系統工作人員維護和管理高壓直流輸電機器設備的能力，從而為我國電力事業的穩定發展和進步奠定堅實的基礎，為社會經濟建設發展作出積極有益的貢獻。

參考文獻：

[1]程爽， 馬驥峰， 梅筠颋，等. 高壓直流輸電系統強迫停運分析與運維措施[J]. 能源技術， 2012， 033（006）：526-530，534.

[2]Billinton. Reliability Evaluation of Engineering Systems. Plenum Press， 1983.

[3]曾慶禹. 1000kV特高壓輸電系統輸電能力研究[J]. 電網技術， 2012， 36（2）：6.

[4] Billinton R ， ?Allan R N . Reliability evaluation of engineering systems || approximate system reliability evaluation[M]. Plenum Press， 1983.

[5]陳磊，張侃君，夏勇軍.基于ADPSS的高壓直流輸電系統機電暫態-電磁暫態混合仿真研究[J].電力系統保護與控制，2013，41 （12）： 136-142.