特高压换流站投旁通对的策略及改进探析

肖资阳

【摘  要】在特高压输电工程中出现紧急停运或是闭锁的情况时，换流站需要以相应的控制策略作为重要基础，实施闭合旁路开关以及投入旁通对，以对可能发生的事故进行有效隔离，或是保障其他相关的阀组能够处于正常运行状态，而如果在此情况下采用错误的方式投入旁通对，将能够对直流系统的紧急停运以及闭锁造成严重的阻碍。为了保障直流系统的稳定运行，在本文中，笔者将主要对特高压换流站投旁通对的策略及改进进行探析。

【关键词】特高压换流站;投旁通对;改进

在高压输电工程之中，投旁通对已经具有较长时间的应用历史，但是在特高压换流站中，每极均具有两个阀组，且阀组的投入旁通对能够对同一级的另一个阀组产生一定程度的影响。

一、紧急停运及闭锁过程简述

如果直流系统在运行过程中出现直流极线接地等严重的故障，直流保护系统能够推动控制系统及时启动紧急停运，阀组紧急停运则在同时对换流阀进行控制，使电压和电流快速的降低至零，之后将换流变压器的交流开关断开，隔离交直流系统，此时对应阀组转呈备用状态。极紧急停运还能够将中性母线开关断开，同时将线路开关拉开，以提升系统设备的安全性。在部分故障情况下，虽然HVDC的控制功能能够正常应用，但是为了促使功率输送得到快速恢复，仍应将闭锁程序启动，使直流功率输送停止。

在直流系统紧急停运以及闭锁启动投旁通对策略时，换流器不仅能够对最后导图阀的触发脉冲进行保留，还能够在同一时间内将与另一个阀的触发脉冲发出，并将其它阀的触发脉冲闭锁，使同一相的两个阀能够形成通路，以加速直流电压的下降。

在特高压换流站之中，每个阀组均会配备相应的旁路开关，以保障该阀组的解闭锁不会对同极的另一个阀组的运行造成不利影响。在投入旁通对之后，应首先将旁路开关闭合，健全阀组所需的电流则由高低压侧直流开关进行提供，主要在于旁通对所提供的电流通路需要以可控硅导通脉冲为基础进行维持，并且两端电压均能够对可控硅的导通产生重要影响，而投入旁通对却难以保障电流能够在旁通对的桥臂上完全流经，所以，为了保障故障阀组能够被切实有效的隔离，在投入旁通对之后，必须将旁路开关闭合。

二、误投旁通对的影响

在某一次孤岛调试的过程中，直流双极输送的功率为2500MW，将双极的四个阀组调整至闭锁的状态之中，整流站极1双阀组的录波装置波形图如下图1所示。

根据图1可以了解到，在闭锁开始以后，极控首先对降电流指令进行执行，此时参考电流1558A大幅度下降，直至312A，在50ms左右之后，极1双阀组投入旁通对，同时发出闭合旁路开关的命令。在95ms之后，将强制移相启动，触发角以120°为基础增加至160°，并且在触发角逐渐增大的过程之中，换相过冲电压随之增加，而投入旁通对能够将换流阀换相过冲的电压持续时间延长，可达125ms。在直流、交流系统的连接断开以后，换流阀的电压则能够逐渐下降，直至为0.

在140ms之后，极1双阀组的旁路开关BPS呈闭合状态，且在低端阀组BPS闭合之后，高端阀组的BPS才能够闭合。在低端阀组的BPS闭合之后，阀组之间的400kV母线电压能够发生突变，在此情况下，高端阀组BPS的回路呈开路状态，同时极母线的电压不会发生变化，所以高端阀组的电压能够以此为基础升高，如图2所示。

根据图2可以了解到，避雷器参考电压为599kV，电压的最大值已经达到680kV，所以能够导致极1高端阀组避雷器出现F5动作，且如果母线电压长时间处于异常状态，并且与中性母线电压之间具有较大的差异性，并十分有可能导致直流过电压出现59/37DC动作，最终引起阀组的闭锁。

对于换流阀上的电压，可以将其近似认为其为换流变压器二次侧的线电压，在理想状态下，于三相整流桥桥臂上的最大反向电压，为二次侧线电压的幅值。在V1——V6的6个换流阀之中，其中的最大反向电压如表1所示。

通过进行相应的计算可以得到，可控硅级的反向最大电压为8.58kV，根据相应的设计规范，非重复反向电压峰值为8.3kV。极1高端相可控硅首先报告了BOD故障，之后又报告了无回检信号，返厂检测结果显示，该可控硅已经发生损坏，而其发生损坏的原则，则为过电压击穿。该可控硅的位置在A相下桥臂，该桥臂所能够承受的最大反向电压与阀桥线电压的最大值相同，由此可以了解到，在进行闭锁的过程中，过电压有可能导致可控硅发生损坏。

三、改进措施

（一）程序修改

在极闭锁状态下进行投旁通对，将旁路开关进行闭合却未能够将换相过电压有效减少，同时还能够导致后合阀组的过电压出现，完全与设计规范逻辑不相符。所以，在极控程序之中，需要增加禁止进行投旁    通对的逻辑。在通常情况下，以下几种情况，即需整流站禁止进行投旁通对的情况：

第一，禁止投旁通对的命令来源于极保护，也就是极中性母线中出现过压保护59LV动作：（1）在正常运行状态下，UdN在98kV以上，且该情况持续时长在100ms以上;（2）在金属回线转换开关0050或是0030刚断开的状态下，UdN在98kV以上，且该情况持续时长在428ms以上。

第二，由保护性闭锁所引起的禁止投旁通对命令主要涉及以下4个方面：（1）收到来自于对站的紧急停运信号，与此同时不存在OLT试验;（2）直流线路的紧急停运命令来自于极控;（3）极闭锁命令来自于极保护;（4）单阀组闭锁命令来自于组保护或是组控。

第三，由极闭锁所导致的禁止投旁通对命令主要包括以下三种情况：（1）闭锁命令来自于极保护;（2）闭锁命令来自于对站，与此同时不存在OLT试验;（3）在当前的控制系统以及冗余系统的“NO ESOF”信号均为0.

结束语

作为直流系统停运的重要控制策略，投旁通对能够对其产生重要的影响，因为其不仅能够保障换流阀上的电压更加平缓以降低阀片损坏的可能性，还能够有效降低母线变化的幅度，避免引起避雷器以及保护动作，可见投旁通对在其中具有较高的应用价值。

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（作者单位：国网四川特高压宜宾管理处）