特高壓換流站設備檢修二次隔離措施研究

牛征 張維寧 南東亮 張慶武 張弛

摘要：隨著特高壓直流系統(tǒng)輸電負荷的進一步攀升，對直流系統(tǒng)可用率的要求也進一步提高，對于一極運行另一極檢修、單組濾波器檢修、單閥組檢修等工作條件下的安全隔離措施要求更加嚴格?，F(xiàn)基于天山站PCS9550直流控保軟件，分析特高壓直流系統(tǒng)非正常運行工況下在停運極、停運直流濾波器組上的注流加壓工作對在運直流系統(tǒng)的影響，并提出隔離措施。另外，總結了交流設備檢修二次隔離措施及CT回路“先封后斷”和“先斷后封”操作的區(qū)別，可為后續(xù)檢修工作提供參考。

關鍵詞：特高壓直流系統(tǒng);交流系統(tǒng);設備檢修;二次隔離措施

0 ? ?引言

在我國實現(xiàn)“雙碳”目標總體布局下，特高壓直流輸電系統(tǒng)將成為碳達峰、碳中和的中堅力量，同時也是堅強智能電網建設不可分割的重要組成部分，對推動智能電網建設具有十分重要的意義。特高壓直流輸電設備電壓水平高、通流能力大、技術要求嚴，特別是換流站設備檢修難度大，隔離措施要求嚴格[1-2]。

目前，國內已有多條特高壓直流投運，其特點在于換流站內有多組大組別濾波器并掛有多組小組別濾波器以及每極均采用兩個高低端閥組串聯(lián)運行[3-4]。在直流系統(tǒng)正常運行時，存在需要帶電檢修的實際需求以及一極運行、一極調試檢修或同一極下的兩個閥組分別在運行和檢修狀態(tài)的實際工況。因此，特高壓直流設備檢修二次隔離技術的規(guī)范操作直接關系到整個輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1 ? ?單極檢修隔離措施

當單極檢修另一極運行時，如無須對直流場相關互感器加壓、注流，則無須特殊安措，僅將檢修極的兩個閥組檢修鑰匙可靠投入即可[5]。如需對檢修極直流場相關互感器加壓、注流，則需根據實際情況，核查軟件相關措施齊全，并增加相應安全措施[6]。下面以天山站為例，對極保護主機PPR的對極模擬量取量及作用進行具體分析。

1.1 ? ?對極極母線電壓UDL_OP

對極極母線電壓UDL_OP用于參與直流線路行波保護（LPTW）的采樣計算。直流線路行波保護原理為：當直流線路發(fā)生故障時，相當于在故障點疊加了一個反向電源，這個反向電源造成的影響以行波的方式向兩站傳播，保護通過檢測行波的特征來檢出線路故障。其行波表達式為：

a（t）=Zi（t）-u（t） ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中：Z為阻抗;i（t）為反向電源電流;u（t）為反向電源電壓。

反向行波經過差模與共模分解得到差模量和共模量，下標分別為dif與com，行波保護會采集對極的極母線電壓UDL_OP及極母線電流IDL_OP，通過計算得到共模幅值和差模幅值，并通過電壓和電流的變化量判斷是否為本極線路故障。實踐中存在以下3種情況：（1）若不對檢修極UDL和IDL進行加壓、注流操作，則對行波保護計算沒有影響;（2）若在注流和加壓的過程中運行極發(fā)生線路故障，因檢修極UDL和IDL有變化，可能會影響行波保護正確動作;（3）若在注流和加壓的過程中因參數(shù)設置或設備原因導致加壓、注流速率不當，同時又發(fā)生交流系統(tǒng)擾動、對站換相失敗等導致直流電壓降低小于0.5 p.u.，行波保護可能會誤動，導致直流線路再啟動。所以檢修極的極母線直流分壓有加壓工作時，建議將直流分壓器接口柜中PMU至對極PMI的電壓端子連片挑開，以確保運行極安全。

1.2 ? ?對極中性母線接地極側電流IDNE_OP

對極的中性母線接地極側電流IDNE_OP參與雙極中性母線差動保護（BNBDP）的保護動作門檻值計算。在單極運行時，通過極連接信號Px_CONNECTED信號選擇門將IDNE_OP_SW賦值為0。其中，參與極連接信號Px_CONNECTED信號狀態(tài)判斷的隔離開關位置信號通過RS觸發(fā)器進行邏輯處理。

對極的中性母線接地極側電流IDNE_OP參與后備站接地過流后備保護（BUSGOCP）入地電流計算值IDGND_CAL的計算。后備站接地過流后備保護用于在系統(tǒng)通過站內接地網接地時，防止過大的接地電流對站接地網造成破壞。

IDGND_CAL=|±IDNE-（±IDNE_OP）-IDME-IDEL1-IDEL2|（2）

式中：IDGND_CAL為入地電流計算值;IDNE為直流中性線電流;IDNE_OP為對極中性母線接地側電流;IDME為金屬回線電流;IDEL1為直流地極線首端電流;IDEL2為直流地極線末端電流。

由式（2）可計算出接地電流IDGND_CAL。單極運行工況下，當IDGND_CAL>150 A時，BUSGOCP保護邏輯延時1 s，展寬100 ms，后備站接地過流報警;當IDGND_CAL>250 A時，且在剛轉為單極運行狀態(tài)13 s內無NBS故障重合失敗信號（NBSF），或一直處于單極運行狀態(tài)時，BUSGOCP保護邏輯延時2 s，此時在運極進行Y閉鎖操作。

1.3 ? ?對極直流濾波器Z1、Z2分支尾端電流

IZ1T2_FOP和IZ2T2_FOP參與直流濾波器失諧監(jiān)視保護（DCFDT）邏輯判斷。雙極平衡運行工況下，當其中一組直流濾波器的特征阻抗值發(fā)生細微的變化時，直流濾波器失諧監(jiān)視保護通過檢測兩極特征諧波的含量（小組尾端CT穿越電流中的12次諧波含量）來判斷其是否有故障，給出報警。邏輯判斷圖如圖1所示。

2 ? ?單組直流濾波器檢修隔離措施

運行極的一組直流濾波器停運檢修時，對該組直流濾波器內與直流極保護相關的電流互感器進行注流試驗前，必須充分考慮注入的電流對其他直流保護的影響[7]，并采取一定的安全措施，避免直流極保護誤動。