換流站高壓直流分壓器運(yùn)行情況分析

郭帥 李濤 林益茂 吳建波 丁文婷

【摘要】直流分壓器在運(yùn)行過程中發(fā)生故障或異常將導(dǎo)致高壓直流輸電系統(tǒng)極閉鎖，嚴(yán)重時會導(dǎo)致大面積電網(wǎng)停電事故。針對這一問題，本文結(jié)合直流分壓器在以往的運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障、產(chǎn)生的后果及采取的措施，指出了目前傳輸回路采用電纜接線方式的直流分壓器存在的隱患并提出了整改建議。

【關(guān)鍵詞】直流分壓器;隱患;極閉鎖

一、直流分壓器典型異常及措施

（一）問題一

1.問題表現(xiàn)

直流分壓器外絕緣閃絡(luò)放電，曾造成兩座換流站各單極閉鎖1次。原因為外表面積污嚴(yán)重，表面憎水性劣化，在大霧等惡劣天氣下閃絡(luò)放電。

2.采取的措施

要堅持逢停必掃的原則，并密切關(guān)注直流分壓器的積污程度，在惡劣天氣下發(fā)生放電時應(yīng)及時申請降壓運(yùn)行;要定期進(jìn)行污穢程度和憎水性檢測，發(fā)現(xiàn)憎水件劣化后，要及時采取噴涂PRTV和外絕緣加裝傘裙等措施。同時，在工程設(shè)計階段要充分考慮污穢情況和運(yùn)行條件，適當(dāng)增加絕緣裕度。

（二）問題二

1.問題表現(xiàn)

直流分壓器二次回路絕緣降低故障發(fā)生1次，造成某換流站單極閉鎖。原因為二次接線盒密封不嚴(yán)，產(chǎn)生凝露，致使二次回路絕緣電阻降低，二次測量值變化，欠壓保護(hù)誤動作發(fā)生單極閉鎖。

2.果取的措施

要加強(qiáng)對直流電壓分壓器二次接線盒的防雨防潮管理，采取加裝防雨罩、加熱器、十燥劑等措施，并定期進(jìn)行回路絕緣電阻測量，確保二次回路十燥、絕緣良好。

（三）問題三

1問題表現(xiàn)

直流分壓器發(fā)生本體漏氣故障1次，2010年9月某換流站發(fā)現(xiàn)極I極母線分壓器SF6壓力值逐步下降，隨后進(jìn)行了補(bǔ)氣，使用SF6泄漏成像儀檢查發(fā)現(xiàn)直流分壓器一I，上部有滲漏點(diǎn)。初步分析原因為硅橡膠護(hù)套老化，導(dǎo)致儲氣筒和硅橡膠護(hù)套上出現(xiàn)裂紋，產(chǎn)生SF6氣體泄漏。該換流站在利用年度檢修停電時間對漏氣直流分壓器進(jìn)行了更換。

2.采取的措施

直流分壓器投運(yùn)前要進(jìn)行泄露檢測，對于運(yùn)行超過10年的直流分壓器應(yīng)利用停電時間進(jìn)行儲氣筒和硅橡膠護(hù)套等部位老化情況進(jìn)行檢查，必要時進(jìn)行更換。運(yùn)行過程中要加強(qiáng)直流分壓器SF6壓力監(jiān)視，定期進(jìn)行SF6壓力參數(shù)抄錄并進(jìn)行對比分析，在環(huán)境溫度變化較大時也應(yīng)進(jìn)行SF6壓力對比分析，分析過程中發(fā)現(xiàn)直流分壓器SF6壓力降低應(yīng)結(jié)合帶電檢測手段進(jìn)行檢測。

（四）問題四

1.問題表現(xiàn)

2015年9月，某換流站近區(qū)遭受雷擊，雷電流通過主接地網(wǎng)泄流，導(dǎo)致站內(nèi)極母線直流分壓器與接地網(wǎng)連接處電壓升高，電壓波形類似雷電過電壓，同時造成極I、極Ⅱ直流分壓器二次分壓板避雷器擊穿、未能熄弧，測量電壓快速跌落，進(jìn)而引起直流線路欠壓保護(hù)動作導(dǎo)致雙極同時停運(yùn)。

2.采取的措施

第一，在二次分壓板避雷器回路中串聯(lián)壓敏電阻，可使換流站近區(qū)在遭受與直流線路同極性雷擊時，極母線直流分壓器二次電壓殘值保持在直流線路欠壓保護(hù)動作定值之上，保護(hù)不會動作。

第二，在二次信號電纜屏蔽層應(yīng)外屏蔽兩端接地、內(nèi)屏蔽在直流場單端接地，且兩端屏蔽層均需可靠接入等電位地網(wǎng)。將電纜內(nèi)屏蔽層進(jìn)行單端接地，可有效降低電磁感應(yīng)電壓，將電纜外屏蔽層進(jìn)行雙端接地可以起到對于雷電感應(yīng)過電壓帶來的變化電場造成電磁十?dāng)_防護(hù)，且屏蔽層LS/RS越大，地網(wǎng)接地電阻越小，屏蔽效果越好。

二、直流分壓器目前運(yùn)行中存在的隱患

以江陵換流站直流分壓器運(yùn)行情況為例，江陵換流站的直流分壓器分為極母線直流分壓器（測量直流極母線電壓UDL）和中性母線直流分壓器（測量中性母線電壓UDN）。它們的測量通道配置情況見圖1。

江陵站極I和極Ⅱ極母線直流分壓器分別安裝于極I極母線區(qū)域和極Ⅱ極母線區(qū)域;中性母線直流分壓器分別安裝于極I閥廳和極Ⅱ閥廳。兩臺極母線直流分壓器分別采集極I和極Ⅱ直流極母線電壓，兩臺中性母線直流分壓器分別采集極I和極Ⅱ直流中性母線電壓。以極I為例，極I極母線直流分壓器本體和中性母線直流分壓器是單一設(shè)備，從分壓板（PS844Y）開始采用冗余配置，兩個分壓板分別送往直流控制保護(hù)系統(tǒng)A、直流控制保護(hù)系統(tǒng)B。直流控制保護(hù)A、B系統(tǒng)同時運(yùn)行，任一套故障退出運(yùn)行都不會影響直流系統(tǒng)正常運(yùn)行。只有A、B兩套系統(tǒng)均故障退出運(yùn)行，控制系統(tǒng)才會發(fā)命令閉鎖直流系統(tǒng)。從分壓板到直流控制保護(hù)的測量回路中任一元件故障都不會導(dǎo)致直流系統(tǒng)強(qiáng)迫停運(yùn)。直流分壓器至B系統(tǒng)的測量回路由極I直流場接口屏A內(nèi)的端子排并接引出，并接處采用了專用封片，可靠性高。直流分壓器本體及其二次端子故障概率較小。若直流分壓器二次端子至極I直流場接口屏A之間的測量回路故障，則可能導(dǎo)致極I直流系統(tǒng)強(qiáng)迫停運(yùn)。

ABB公司在直流分壓器信號傳輸回路采用電纜接線方式的龍政、江城、宜華、復(fù)奉、靈寶單元I等直流工程中，當(dāng)直流系統(tǒng)在運(yùn)行時，禁止在A、B任一系統(tǒng)的PS844板卡及其與直流分壓器之間的回路上進(jìn)行任何工作。因為直流分壓器二次側(cè)采用電阻分壓的方式，兩套系統(tǒng)的相關(guān)回路都為其二次負(fù)載，即使處于檢修狀態(tài)的相應(yīng)回路開路或短路，也會導(dǎo)致另一系統(tǒng)直流電壓測量值產(chǎn)生變化，影響直流系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行甚至造成直流極閉鎖。該現(xiàn)象也違反了《國家電網(wǎng)公司防止直流換流站單、雙極強(qiáng)迫停運(yùn)二十一項反事故措施》第5.1.10條“直流分壓器對應(yīng)各冗余控保系統(tǒng)的二次測量板卡宜獨(dú)立設(shè)計且相互隔離，單一模塊或單一回路故障不應(yīng)導(dǎo)致保護(hù)誤出口。”，建議利用停電機(jī)會進(jìn)行技改，提高高壓直流系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。