一種孤島運(yùn)行方式下普洱換流站直流站控跳閘回路的改進(jìn)方法

任 杰

（安徽送變電工程公司，安徽 合肥230000）

引言

糯扎渡電站送電廣東±800kV直流輸電工程，西起云南省普洱市，東至廣東省江門市，途經(jīng)云南、廣西、廣東三省區(qū)，線路全長(zhǎng)1451公里，額定輸送容量雙極5000MW，額定電壓±800kV。該工程是南方電網(wǎng)公司繼建成±800kV云廣特高壓直流示范性工程后，負(fù)責(zé)建設(shè)的第二條特高壓直流輸電工程，已于2014年6月雙極投產(chǎn)[1]。

送端普洱換流站位于云南省普洱市西南思茅區(qū)龍?zhí)多l(xiāng)，換流站通過(guò)2回500kV交流線路與新建的500kV思茅開關(guān)站相連，將景洪～墨江雙回500kV線路雙入思茅開關(guān)站，并新建思茅開關(guān)站～通寶變1回500kV線路；西部的糯扎渡水電站通過(guò)3回500kV線路與普洱換流站相連。受端江門換流站位于廣東省江門鶴山龍口鎮(zhèn)，與500kV鶴山變電站合建，本期500kV交流出線4回，分別以2回500kV線路接入江門變和順德變，預(yù)留交流主變及500kV和220kV出線[2-3]。

普洱換流站通常為整流站運(yùn)行，江門換流站通常為逆變站運(yùn)行。糯扎渡送電廣東直流系統(tǒng)有兩種主要運(yùn)行方式，即與交流系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行方式及孤島運(yùn)行方式，直流系統(tǒng)必須能滿足這兩種接線方式的運(yùn)行要求[4]。

1 現(xiàn)狀及存在的主要問題

1.1 孤島運(yùn)行方式下過(guò)電壓

糯扎渡電站送電廣東±800kV直流輸電工程可能存在以下兩種孤島運(yùn)行方式[5-6]：

孤島方式1:普洱換流站—思茅變電站雙回500kV線路跳開，糯扎渡水電站通過(guò)3回500kV線路接入普洱換流站實(shí)現(xiàn)孤島運(yùn)行。

孤島方式2:糯扎渡電站—普洱換流站1回線路與普洱換流站—思茅變電站1回線路在普洱換流站內(nèi)配串，同時(shí)斷開普洱換流站—思茅開關(guān)站的另一回線路，糯扎渡電站1臺(tái)機(jī)組出力通過(guò)糯扎渡電站—普洱換流站—思茅開關(guān)站1回線路送入云南主網(wǎng)，糯扎渡電站8臺(tái)機(jī)組出力通過(guò)兩回線路送入普洱換流站。

根據(jù)南方電網(wǎng)科研院對(duì)糯扎渡直流孤島運(yùn)行方式過(guò)電壓的驗(yàn)算得到如下數(shù)據(jù)[7-8]：

各種故障工況下計(jì)算所得最大操作過(guò)電壓為1.61p.u.。

在糯扎渡電廠機(jī)組PSS退出情況下，計(jì)算所得最大暫時(shí)過(guò)電壓為1.27p.u.；在糯扎渡電廠機(jī)組PSS投入情況下，計(jì)算所得最大暫時(shí)過(guò)電壓為1.37p.u.。

綜上，參考云廣直流輸電工程控制邏輯，在直流站控中實(shí)現(xiàn)在下面兩種情況下發(fā)分時(shí)切除濾波器命令：

1個(gè)極已經(jīng)處于閉鎖狀態(tài)，另外1個(gè)極發(fā)生閉鎖或直流線路故障；

2在2s時(shí)間內(nèi)2個(gè)極同時(shí)或者相繼發(fā)生閉鎖。

直流站控需在上述情況發(fā)生時(shí)，開出跳閘命令將站內(nèi)所有交流濾波器全部跳開?？赏ㄟ^(guò)以下兩種方式實(shí)現(xiàn)：

方式1：總線方式。直流站控在判別出上述情況后通過(guò)總線將分閘命令發(fā)送至交流濾波器就地接口屏，由交流濾波器接地接口屏將分閘命令傳送至各交流濾波器首端斷路器操作機(jī)構(gòu)。整個(gè)過(guò)程需100ms以上，不利于一次設(shè)備安全；

方式2：硬接線方式。直流站控在判別出上述情況后將分閘命令發(fā)送至各交流濾波器母線保護(hù)屏，通過(guò)屏中的中間繼電器快速跳開所有交流濾波器。整個(gè)過(guò)程約30ms左右。

因而，為了進(jìn)一步減小工頻過(guò)電壓水平對(duì)站內(nèi)一次設(shè)備的損害，采用方式2。

1.2 存在的問題[9-10]

普洱換流站共有4大組共計(jì)18臺(tái)交流濾波器，每臺(tái)交流濾波器額定容量160MVar。其中，第二大組和第三大組交流濾波器組均接入了500kV站用變壓器。如圖1所示:

圖1 第二大組交流濾波器主接線圖

如上所述，采用方法2時(shí)，孤島運(yùn)行方式下過(guò)電壓時(shí)二次回路的示意圖如圖2所示：

圖2 方式2下跳閘二次回路

交流濾波器母線保護(hù)屏中的中間繼電器K21和K22設(shè)計(jì)之初是為了能夠接受外部跳閘命令，跳開本小組及串上所有斷路器，因而它不具備選擇性。所以，當(dāng)直流站控開出跳閘命令給交流濾波器母線保護(hù)屏的中間繼電器時(shí)，將跳開包括本組所有元件，對(duì)于第二大組和第三大組而言，不僅僅會(huì)將四小組交流濾波器跳開，同時(shí)也會(huì)跳開2臺(tái)500kV站用變壓器，存在全站失電風(fēng)險(xiǎn)。

2 解決措施和校核

2.1 交流濾波器母線保護(hù)

交流濾波器母線區(qū)域配置了差動(dòng)保護(hù)、過(guò)流保護(hù)和過(guò)電壓保護(hù)。由于交流濾波器基本上呈現(xiàn)出純?nèi)菪蕴卣鳎瑪嗦菲鏖_斷容性負(fù)載時(shí),斷路器斷口間要承受極高的恢復(fù)電壓，因而交流濾波器首端斷路器較一般斷路器多一項(xiàng)參數(shù)-容性電流。在貴廣及云廣工程中，串上斷路器和各小組斷路器的容性電流均是按照每個(gè)小組的容性電流選型的，因而需要先跳開小組斷路器，再跳開串上斷路器以防止串上斷路器無(wú)法跳開。所以把交流濾波器母線各保護(hù)的跳閘矩陣設(shè)置成出口1和出口2，將其接到中間繼電器K21，再把K21常開接點(diǎn)接入K22線圈。由K21先跳開各小組交流濾波器，延時(shí)10ms所有再由K22跳開串上斷路器，見圖2。第二大組交流濾波器母線保護(hù)中出口定義如下：

表1 第二大組交流濾波器母線保護(hù)出口定義

如前所述，中間繼電器K21和K22動(dòng)作時(shí)，將跳開本大組所有斷路器，造成站內(nèi)2臺(tái)500kV站用變壓器也失電，存在全站失電風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 斷路器容性電流

在咨詢了中南電力設(shè)計(jì)院后得知，本次工程中斷路器選型不同于貴廣和云廣工程，在一次設(shè)備選型時(shí)，串上斷路器和各交流濾波器斷路器參數(shù)不完全一致，主要體現(xiàn)在容性電流這一參數(shù)上。串上斷路器的容性電流達(dá)到了2000A，而各小組斷路器的容性電流只有400A。即保護(hù)跳閘時(shí)無(wú)需再有先后之分。

2.3 解決措施

綜合2.1節(jié)和2.2節(jié)敘述，采用以下措施可以很好的解決當(dāng)前的問題：

2.3.1 將直流站控開出的分閘命令接到中間繼電器K21線圈上；

2.3.2 將K21常開接點(diǎn)中用于跳開串上2個(gè)斷路器的出口接線拆除；

2.3.3 將K22常開接點(diǎn)中用于跳開500kV站用變壓器斷路器的出口接線拆除；

2.3.4 將交流濾波器母線保護(hù)中各保護(hù)的跳閘矩陣由出口1和出口2修改為出口3～9。

當(dāng)然，其實(shí)也可以通過(guò)再增加一個(gè)和K21同型號(hào)的中間繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是由于檢修期間時(shí)間緊張,且交流濾波器母線保護(hù)屏已經(jīng)沒有位置可以安裝。因而上述方法是最簡(jiǎn)便且最省事的。

3 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)普洱換流站主接線、直流站控、交流濾波器母線保護(hù)及斷路器相關(guān)參數(shù),提出了一種孤島運(yùn)行方式下普洱換流站直流站控跳閘回路的改進(jìn)方法。確保了在孤島運(yùn)行方式下當(dāng)2個(gè)極同時(shí)或者相繼閉鎖時(shí)既能快速的分開所有交流濾波器，又不影響站內(nèi)2臺(tái)500kV站用變壓器的正常運(yùn)行。方法簡(jiǎn)單易行，且操作性強(qiáng)。該措施目前已經(jīng)實(shí)施，運(yùn)行情況良好。

［1］戴熙杰.直流輸電基礎(chǔ)［M］.北京：水利電力出版社，1990.

［2］趙畹君.高壓直流輸電工程技術(shù)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2004.

［3］浙江大學(xué)發(fā)電教研組直流輸電科研組.直流輸電［M］.北京:水利電力出版社，1985.

［4］國(guó)家電力調(diào)度通信中心.國(guó)家電網(wǎng)繼電保護(hù)培訓(xùn)教材［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2009.

［5］王維儉.電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理和應(yīng)用［M］.2版.北京:中國(guó)電力出版社，2002.

［6］國(guó)家能源局.DL/T277-2012高壓直流輸電系統(tǒng)控制保護(hù)整定技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國(guó)電力出版社，2012.

［7］國(guó)家能源局.DL/T684-2012大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則［S］.北京:中國(guó)電力出版社，2012.

［8］趙強(qiáng).寧東直流山東側(cè)電網(wǎng)穩(wěn)定控制措施研究［J］.中國(guó)電力，2012，45（4）:5-9.

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［10］朱韜析，王超.天廣直流輸電換流變壓器保護(hù)系統(tǒng)存在的問題［J］.廣東電力，2008，21（1）:7-10.