某柔直換流站啟動電阻值偏低的原因分析

楊 雄，付子力，高 磊，楊 劍

（湖南省送變電工程有限公司，湖南 長沙 410015）

在柔性直流輸電系統(tǒng)中，柔直換流站在接入電網(wǎng)系統(tǒng)準(zhǔn)備啟動時需要將換流閥單元模塊充電至工作電壓。由于換流單元電容量較大，當(dāng)交流測斷路器合閘時相當(dāng)于給一個容性回路充電的過程，此時系統(tǒng)中會產(chǎn)生較大的充電電流以及沖擊電壓，此情況可能會導(dǎo)致設(shè)備的損壞甚至對電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的擾動。為了限制投入系統(tǒng)時產(chǎn)生的沖擊電流，所以需要在柔直換流站中設(shè)置啟動電阻回路。在系統(tǒng)啟動時通過啟動電阻抑制充電電流，在啟動過程結(jié)束后退出啟動電阻以減少損耗。啟動電阻阻值的大小直接關(guān)系到該回路對電流的抑制效果，因此對啟動電阻值進(jìn)行交接試驗以確保其符合設(shè)計要求保證柔直換流站安全運行不可或缺的環(huán)節(jié)。

圖1 某柔直換流站啟動電阻回路

1 啟動電阻交接試驗

啟動電阻交接試驗是檢查設(shè)備在運輸或現(xiàn)場安裝等過程中是否有損壞，并檢查各個設(shè)備的安裝是否正確。該設(shè)備的現(xiàn)場交接試驗主要有以下項目：

1.1 外觀檢查

外觀檢查內(nèi)容主要有：（1）檢查電阻箱及其內(nèi)部設(shè)備是否有明顯的變形或破損；（2）銘牌標(biāo)識是否正確，設(shè)備參數(shù)應(yīng)符合設(shè)計要求；（3）按照圖紙檢查電阻箱的安裝是否正確；（4）電阻箱內(nèi)部應(yīng)無雜物。

1.2 額定電阻值測量

在工頻頻率下對電阻進(jìn)行測量，使用電阻測試儀測量電阻箱進(jìn)線端和出線端之間的電阻值，測量結(jié)果應(yīng)在考慮溫度校正后在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)，溫度校正公式如下（換算為25℃標(biāo)準(zhǔn)值）：式中：t為測試時的環(huán)境溫度；Rx為實際電阻測試值；R25為溫度校正后的電阻值；a25為導(dǎo)體材料在25℃時的電阻溫度系數(shù)。校正后的電阻值應(yīng)符合廠家技術(shù)規(guī)范或設(shè)計的要求。

1.3 絕緣電阻測試

使用2500V兆歐表對絕緣電阻進(jìn)行測量，試驗電壓施加于電阻箱出線端與地之間，絕緣電阻值應(yīng)符合廠家技術(shù)規(guī)范或設(shè)計的要求。

1.4 工頻耐壓試驗

根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，試驗試驗電壓施加于電阻箱出線端與地之間，耐壓值應(yīng)符合廠家技術(shù)規(guī)范或設(shè)計的要求。

2 試驗結(jié)果

調(diào)試班組在進(jìn)行啟動電阻的試驗期間，發(fā)現(xiàn)部分電阻箱阻值的偏差超出了廠家允許的誤差范圍，廠家提供的單個電阻箱設(shè)計值為333Ω（誤差為±5%）。試驗后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)不合格電阻箱的阻值表現(xiàn)為三種情況：（1）4臺阻值嚴(yán)重偏?。ㄗ柚禐?50Ω左右，誤差為-24.9%）、（2）2臺阻值偏?。ㄗ柚禐?00Ω左右，誤差為-9.9%）、（3）1臺阻值偏大（阻值為364Ω，誤差為+9.3%）。

3 原因的分析及解決

調(diào)試人員在得到試驗數(shù)據(jù)后針對現(xiàn)場情況進(jìn)行了初步分析，我們發(fā)現(xiàn)電阻箱內(nèi)部的電阻排以及電阻箱之間均有連接構(gòu)件，因此分析阻值偏大的情況可能是連接部分緊固不到位，兩類阻值偏小的情況可能是內(nèi)部的連接方式出了問題。調(diào)試人員著重檢查了設(shè)備的連接是否牢固以及電阻箱內(nèi)部連接是否正確。在廠家進(jìn)行處理后，再次對問題電阻箱測試，其阻值均合格，現(xiàn)將三種情況的分析在下方詳述：

（1）4臺阻值嚴(yán)重偏小（250Ω左右）

檢查結(jié)果系現(xiàn)場安裝人員在安裝連接電阻排的內(nèi)部連接條時出現(xiàn)了錯誤，導(dǎo)致了整個電阻箱內(nèi)部的電氣回路改變以致電阻箱阻值偏?。▓D1、圖2）。更正金屬條連接方式后（電阻箱內(nèi)的電阻排應(yīng)均為串聯(lián)），阻值恢復(fù)正常。

圖2 連接條正確時的等值電路

圖3 連接條錯誤時的等值電路

（2）2臺阻值偏?。?00Ω左右）

檢查結(jié)果系沖壓成柵格狀電阻片在長途運輸過程中路途顛簸，強度較大的振動可能導(dǎo)致部分電阻片與電阻排之間接觸不良導(dǎo)致該電阻片未能接入到電阻排中，調(diào)整電阻片并緊固電阻片與電阻排的連接螺母后后阻值恢復(fù)正常。

圖4 電阻箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖5 電阻箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（3）1臺阻值偏大（364Ω）

檢查結(jié)果系現(xiàn)場安裝人員連接條螺母未按照螺栓扭矩要求緊固導(dǎo)致阻值偏大，緊固后阻值恢復(fù)正常（螺栓扭矩要求見表1）。

表1 螺栓扭矩要求

4 阻值偏差過大的危害

4.1 阻值偏低

當(dāng)電阻箱阻值過低時反映在系統(tǒng)中的情況即為啟動電阻過低，該情況下產(chǎn)生的沖擊電流導(dǎo)會影響到電氣設(shè)備的正常運行并對系統(tǒng)造成擾動，同時也會使充電速度過快導(dǎo)致電壓分布不均勻。

4.2 阻值偏高

阻值偏高的情況主要會導(dǎo)致充電期間啟動電阻的損耗過大，并且充電速度顯著變慢，在一定程度上會對換流站的靈活性產(chǎn)生不利影響。

5 結(jié)論

5.1 原因總結(jié)

經(jīng)上述分析，該站電阻箱的阻值不合格是由機械性的連接問題引起，在現(xiàn)場的具體表現(xiàn)為相應(yīng)構(gòu)件的連接方式錯誤導(dǎo)致阻值偏小，以及構(gòu)件連接處的緊固不到位導(dǎo)致阻值偏大。

5.2 預(yù)防措施

現(xiàn)場調(diào)試人員在對啟動電阻進(jìn)行交接試驗時應(yīng)加強對電阻箱機械性連接的檢查，安裝人員在現(xiàn)場進(jìn)行內(nèi)部金屬條安裝，應(yīng)在安裝完畢后即刻對單臺電阻箱進(jìn)行測試以確保電阻箱內(nèi)部邏輯性的連接正確無誤，在整組電阻箱組裝完畢后應(yīng)再次進(jìn)行測試，以確保電阻箱之間的連接緊固到位。

在長時間的運行中設(shè)備會沾染灰塵，連接處的螺母可能會有所松動，因此建議在檢修期間用高壓氣槍清除絕緣子、電阻片、構(gòu)件連接等處的灰塵并按照表1的扭矩要求緊固連接處的螺母，最后對電阻箱進(jìn)行復(fù)測以確保啟動電阻元件在柔直換流系統(tǒng)中的正常運作。

柔性換流變啟動電阻交接試驗是保障換流站順利投產(chǎn)的重要試驗項目，本文通過對柔性換流站啟動電阻的試驗結(jié)果原因分析、阻值過大危害及預(yù)防措施的介紹，對今后其它柔性換流站的交接試驗起到一定的借鑒和指導(dǎo)意義。