500kV常規(guī)直流換流站運行方式分析及對策

許浩強

摘要：與傳統的交流高壓長距離傳輸相比，高壓直流輸電具有明顯的優(yōu)越性，它將是今后國內電網發(fā)展的一個重要方向。其中，換流站是指在高壓直流輸電系統中，為將直流電（或交流電）轉換為交流電（或直流電），并且滿足電力系統對電能質量和安全性、穩(wěn)定性的需求。目前，國內已經建成了若干個換流站，其中500kV常規(guī)直流換流站是常用的，在傳輸功率相同的情況下，線路有功損耗低，線路有功損耗小，適合海下輸電，系統穩(wěn)定性好，運行可靠。本文就500kV常規(guī)直流變流站的運行模式和應對措施進行了探討，希望能為今后的電網建設工作提供一些借鑒。

關鍵詞：500KV常規(guī)直流換流站;運行方式;對策

1.換流站

換流站主要由交流濾波器，換流變壓器，避雷器，換流閥，直流濾波器，控制調節(jié)系統，直流濾波器，保護系統，平波電抗器。換流站的核心就是換流裝置，其主要包括換流閥和換流變壓器。換流站的保護系統與調整系統具有以下作用：掌握電力潮流的走向、減少直流、直流干擾、直流功率、監(jiān)測換流站各種參數、調整潮流數和其它電參量、保護換流站設備、處理、防止換流閥不正常運行等?？刂普{節(jié)系統的可靠性和性能直接關系到整個電網的正常運轉，因此，其保護與調節(jié)系統都是其智能化的組成部分。

2.500kV直流輸電系統運行方式簡述

根據線路的不同，500kV直流輸電線路可劃分為：雙極地回線、單極地回線、單極金屬回線。

2.1雙極大地回線

500kV直流輸電系統在正常工作時，采用雙極大地回線的接線形式，以極對稱的方式接地極工作電流很少，在實際操作中，接地電流約為15A;若雙極不對稱運行，接地極電流為雙極電流差值。

2.2單極大地回線

單極大地回線是在海底直流電纜輸電系統中使用的一種方法，它是由一根直流電極線和地面組成的，它只能采用地球回線的形式，而它的流經地線就是一條線。在通常情況下，兩極直流系統都是雙極回線模式，一旦一極發(fā)生故障，系統就會恢復到單極狀態(tài)。

2.3單極金屬回線

單極金屬回線是一種常用的單極工作模式，當一極停機或接地發(fā)生故障時，可選用單極金屬回線。要求在無故障極兩端的換流站設備和直流輸電線路必須完整，故障極直流輸電極的線路能夠滿足金屬回線的絕緣等級要求;在對兩端的換流站和故障極采取有效的隔離措施后，才能進行維修。

3.500KV常規(guī)直流換流站運行方式及對策

3.1雙極運行方式

3.1.1雙極運行時單極非計劃停運

比如，在直流系統雙極全壓3000MW平衡運作的過程中，如果單極出現非計劃停運，極Ⅱ直流系統會發(fā)生緊急停運，以保證極Ⅰ直流系統長時間1.1倍的超負荷運行。主控站的換流站應該將直流系統的電源降到1500MW以下，并改變它的工作模式，或者立即向調度臺申請繼續(xù)降低運作極功率，以避免由于運行極換流變中的中性點流經部分地網的直流電流成分，使其工作極換流變磁飽和，從而使換流變磁飽和保護跳閘。

3.1.2順控操作

如大地轉金屬、直流場轉非接地、極隔離、直流場接地狀態(tài)、極連接、金屬轉大地等，都是500KV直流輸電系統的順控操作，如果順控操作不當，或者人工輔助操作次序不對，都有可能導致運行極直流閉鎖。因此，在操作時要注意以下幾點：一極運行正常，另一極維修或操作時，應充分考慮到其可能給雙極公共區(qū)域設備造成的影響。如需變更，則需綜合分析，并采用單一步驟，經生產主管批準后，方可解除軟件聯鎖，不得采用非正常方法。其次，在進行手動順控制或直流保護切換時，若順控制停頓，必須仔細分析故障產生的原因，不得擅自改變直流場的連接方式，避免運行極發(fā)生直流閉鎖現象。

3.2OLT測試

500KV直流輸電系統的OLT測試也稱為極開路測試，它分為帶線路極開路測試與不帶線路極開路測試。在OLT測試中，可通過手動將直流電壓施加于直流側來檢測直流側長期停運后的絕緣。在直流線路發(fā)生故障或維修后，在正式恢復供電之前，直流線路應由任何一臺進行帶線極斷路測試;在直流輸電系統的控制系統或直流一次裝置（例如平波電抗器、極母線、閥廳內的裝置）發(fā)生二次故障或維修后，在正式送電之前，應對相關變流站的故障或維修極進行無線路極開路測試。在進行OLT測試時，需要考慮以下問題：第一，OLT測試中，若OLT測試的另一端采用金屬回線，會導致OLT測試極極母線發(fā)生差動保護。其次，OLT測試必須采用單一的大地環(huán)操作方式進行，而極功能則采用單獨的控制操作。

3.3交流濾波器投切操作

在進行交流濾波器倒閘時，應充分考慮無功控制對直流系統傳輸功能的影響，避免由于交流濾波器跳閘、投退而產生的無功不足，從而引起直流閉鎖或功率下降。其次，在系統運行方式和功率升降時，禁止人工投出過濾器。第三，如果沒有后備交流濾波器，可以采用并聯電容作為代運作的交流濾波器，但是必須滿足一定數量的最小濾波器組。若不能滿足最小濾波器組數目的要求，將會使濾波器的功耗出現下降。第四，當交流濾波器母線未充電時，不要對相關的交流濾波器組開關進行操作。

3.4直流系統滿負荷運行分析

當直流系統處于滿負荷的運行狀態(tài)時，電流達3000A，換流恢復到正常工作狀態(tài)時，短引線的充電保護應立即停止，否則相應TA的測量將會大于1000A，從而導致短導線的充電保護動作，使相應直流系統閉鎖。比如，2004年四月二十七日，國網有一廠站接到了調度臺，要求將5081，5082開關間短引線保護投入，當5081被切斷后，除了相應的線路被切斷之外，其余的設備都沒有任何問題。其中，發(fā)生保護動作的原因是：在全負載運行時，該線路的瞬間電流達到1120A，超出了保護動作值，從而出現了保護動作。

4.結束語

本文從500kV常規(guī)直流換流站的運行工況特點、存在的隱患、危險因素等方面入手，結合實際工作實踐，探討了應對措施。在進行換流站日常倒閘作業(yè)時，若遇以上情形，應按相關作業(yè)程序進行處理，以免再次發(fā)生類似的事故，充分保障換流站的安全。本文就500kV常規(guī)直流變流站的運行模式和應對措施進行了探討，希望能為今后的電網建設工作提供一些借鑒。

參考文獻

[1]楊艷紅，裴瑋，鄧衛(wèi)，等.計及換流站運行方式的交直流混合配電系統潮流計算方法[J].高電壓技術，2016，42（07）：2149-2157.