對(duì)高壓直流換流站一次設(shè)備運(yùn)行故障的相關(guān)研究

國(guó)網(wǎng)合肥供電公司 童勁松 張 杰

隨著城市化進(jìn)程的加快，人們生活水平的提高，對(duì)于電力系統(tǒng)提出了更高的要求，已經(jīng)廣泛開(kāi)始使用高壓直流輸電系統(tǒng)。因此，本文主要分析某電網(wǎng)公司管轄范圍內(nèi)的換流站，依據(jù)換流站為實(shí)際案例來(lái)分析高壓直流系統(tǒng)一次設(shè)備出現(xiàn)故障的特點(diǎn)，歸納、總結(jié)重復(fù)性典型缺陷、緊急中的缺陷、跳閘情況等，制定合理的解決措施。

一、換流站基本概述

高壓直流輸電系統(tǒng)基本上都是由高壓線路、逆變站、整流站以及相關(guān)附屬設(shè)備（濾波設(shè)備、變壓器、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備）等構(gòu)成。在送端可以把交流電變?yōu)橹绷麟姡唤凶稣?，然后在通過(guò)直流輸電系統(tǒng)輸送到受端，從而把直流變?yōu)榻涣麟姡凶瞿孀?，輸送到交流受端中給用戶提供使用。整流變換的送端叫做整流站，逆變變換的受端叫做逆變站[1]。換流站包括逆變站和整流站。轉(zhuǎn)流站設(shè)備主要包括交流場(chǎng)設(shè)備、閥廳設(shè)備以及直流場(chǎng)設(shè)備。

二、分析換流站一次設(shè)備運(yùn)行故障的原因

（一）分析開(kāi)關(guān)類(lèi)設(shè)備跳閘故障的原因

1.開(kāi)關(guān)閃絡(luò)導(dǎo)致出現(xiàn)跳閘

出現(xiàn)故障：線路出現(xiàn)單相接地故障，形成主動(dòng)保護(hù)，線路不能重合，跳開(kāi)相關(guān)開(kāi)關(guān)，致使開(kāi)關(guān)出現(xiàn)失靈保護(hù)，會(huì)啟動(dòng)母差保護(hù)，出現(xiàn)母線跳閘現(xiàn)象。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，相關(guān)人員會(huì)發(fā)現(xiàn)在故障開(kāi)關(guān)的位置存在放電火光。相關(guān)人員可以發(fā)現(xiàn)，開(kāi)關(guān)C相中的電容外絕緣中會(huì)存在一定的閃絡(luò)問(wèn)題，會(huì)擊穿壓環(huán)。出現(xiàn)上述事故的主要原因就是，開(kāi)關(guān)處于不完整串上，安裝避雷器的時(shí)候不能充分符合規(guī)范[2]。導(dǎo)致雷擊開(kāi)關(guān)，形成外絕緣閃絡(luò)，避雷器沒(méi)有達(dá)到實(shí)際作用。

2.開(kāi)關(guān)絕緣拉桿松脫

故障現(xiàn)象：在給變壓器進(jìn)行充電的時(shí)候，開(kāi)關(guān)合閘過(guò)程中，變壓器B相會(huì)存在一定電壓。測(cè)試的時(shí)候需要在檢修情況下進(jìn)行，分閘、合閘的時(shí)候，開(kāi)關(guān)B相會(huì)出現(xiàn)50 μ Ω的回路電阻，可以表明不能實(shí)際分開(kāi)開(kāi)關(guān)，主回路還是能夠?qū)?。出現(xiàn)上述事故主要就是因?yàn)椋怏w檢查開(kāi)關(guān)，主要就是由于開(kāi)關(guān)絕緣出現(xiàn)拉桿松脫導(dǎo)致的。從以下兩方面分析：一是，設(shè)計(jì)絕緣拉桿的時(shí)候，沒(méi)有合理的螺旋連接形式，工作缸會(huì)給絕緣拉桿帶來(lái)一定的旋轉(zhuǎn)力矩，但是不能確定實(shí)際方向，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行以后，十分容易導(dǎo)致脫落絕緣拉桿接頭和鋁接頭。二是，利用環(huán)氧樹(shù)脂粘接劑連接鋁接頭和絕緣拉桿接頭，這種材料質(zhì)量不是十分良好，使得不能符合實(shí)際粘結(jié)強(qiáng)度，不能具備一定的固化強(qiáng)度，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行以后，會(huì)出現(xiàn)老化，從而導(dǎo)致脫落絕緣拉桿。

（二）分析平抗類(lèi)設(shè)備跳閘故障的原因

故障狀況：換流器I級(jí)直流母線出現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)，直流I級(jí)跳閘。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查的時(shí)候，平波電抗器套管螺帽被沖開(kāi)，出現(xiàn)局部燒傷的問(wèn)題。出現(xiàn)上述問(wèn)題的主要原因是檢查燒壞或者脫落平波電抗器末屏引線以后通過(guò)末屏連接孔會(huì)把SF6全部漏光。是由于不能連接好套管內(nèi)部末屏和電容表面芯子接地銅帶，導(dǎo)致絕緣套管內(nèi)部會(huì)懸浮一定的接地銅帶，促使十分容易擊穿電容表面末屏。

三、防范措施

（一）開(kāi)關(guān)類(lèi)設(shè)備

第一，在設(shè)計(jì)不完整串開(kāi)關(guān)的時(shí)候，需要合理分析絕緣配合以及計(jì)算入侵波的過(guò)電壓，充分分析處于熱備用情況下兩個(gè)開(kāi)關(guān)的雷擊入侵波過(guò)電壓。

第二，為了可以不斷增加設(shè)計(jì)不完整串開(kāi)關(guān)實(shí)際的耐雷情況，需要把避雷針合理的放置在開(kāi)關(guān)附近護(hù)著可以把避雷針安裝在線路桿塔上。

第三，把PRTV涂料噴涂在不完整串開(kāi)關(guān)上，以便于能夠增加防雨閃和污閃的能力。

（二）油浸式平抗類(lèi)設(shè)備

第一，提高記錄和巡查套管的壓力，定期對(duì)SF6進(jìn)行微水測(cè)試。

第二，定情清掃套管，保證一定的清潔，避免形成積垢閃絡(luò)。例如如果具有低于實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)的套管傘裙間距，此時(shí)需要及時(shí)實(shí)施橡膠傘裙套等方式，避免大雨閃絡(luò)和污穢閃絡(luò)。

（三）避雷器類(lèi)設(shè)備

核對(duì)變電站中避雷器線路進(jìn)線防雷實(shí)際水平，相關(guān)線路檢查完以后需要一定的校核報(bào)告，并且對(duì)于不合理的要重新計(jì)算，對(duì)于那些改進(jìn)和新建的輸電線路，在進(jìn)行驗(yàn)收的時(shí)候，需要及時(shí)檢查變電站內(nèi)部防雷計(jì)算報(bào)告以及避雷器設(shè)計(jì)情況，合理的選擇型號(hào)以及安裝位置，如果問(wèn)題嚴(yán)重，需要及時(shí)更換。

（四）交流濾波器類(lèi)設(shè)備

第一，在低溫雨雪天氣情況下，需要密切關(guān)注覆冰實(shí)際情況，如果發(fā)現(xiàn)異常需要及時(shí)做出停電處理。

第二，在設(shè)計(jì)高壓端電容器端管母線的時(shí)候，需要合理分析母線和電容連接的實(shí)際走向，避免由于損壞電纜導(dǎo)致?lián)舸┹旊娤到y(tǒng)，出現(xiàn)短路故障。

第三，提高檢查和維修電容器電纜連接的力度，及時(shí)更換開(kāi)裂和破損等絕緣電纜，并且對(duì)于一些始終存在于危險(xiǎn)區(qū)域電纜應(yīng)該及時(shí)安裝熱縮套管，提高絕緣防護(hù)力度，并且保持足夠的金屬構(gòu)架、電纜、電外殼的距離。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，換流站具有很多一次設(shè)備，并且種類(lèi)比較復(fù)雜，設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的能力、設(shè)備工藝水平、檢修設(shè)備的能力都會(huì)在一定程度上影響直流高壓輸電系統(tǒng)的整體穩(wěn)定安全運(yùn)行。在充分研究和分析一次設(shè)備故障的重復(fù)性故障、具體型號(hào)等，從而提出合理的維護(hù)和防范方法，保證可以提高系統(tǒng)整體運(yùn)行的安全性。

[1]周海峰,郭樹(shù)永.高壓直流換流站一次設(shè)備運(yùn)行分析及故障預(yù)防[J].華電技術(shù),2014(1):49-51.

[2]王俊生,吳林平,王振曦等.高壓直流控制保護(hù)系統(tǒng)IEC 61850建模[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2010,33(1):41-44.

[3]張鵬,賀智,高錫明等.直流換流站隔離開(kāi)關(guān)支柱絕緣子人工污穢試驗(yàn)[J].高電壓技術(shù),2011,34(8):1774-1777.