鵝城換流站換流變分接頭調(diào)節(jié)原理及異常情況處理措施-鄭映斌

1、鵝城換流站換流變分接頭調(diào)節(jié)原理及異常情況處理措施鄭映斌（國網(wǎng)運行分公司惠州超高壓管理處，廣東 惠州 516144）0 概述9月23日上午政平站換流變零序保護動作導(dǎo)致單極閉鎖，具體情況為一臺換流變分接頭在上升至26檔時分接頭馬達開關(guān)跳開，運行人員手動合上后其檔位上升至2728檔時開關(guān)再次跳開，運行人員將該換流變分接頭控制方式打至“手動”位置，現(xiàn)場再次手動合上分接頭馬達開關(guān)后其檔位上升至29檔，而其他換流變?nèi)员３衷?6檔位置，導(dǎo)致?lián)Q流變零序保護動作導(dǎo)致單極閉鎖；鑒于換流變分接頭不同步相差2檔后產(chǎn)生的嚴重后果，本文再次分析并討論換流變分接頭操作控制原理、二次回路排查、現(xiàn)場實際模擬試驗操作和TWS工作

2、站模擬試驗，總結(jié)鵝城站換流變分接頭發(fā)生不同步異常處理措施。1 換流變分接頭控制調(diào)節(jié)和操作簡述1.1 換流變分接頭控制調(diào)節(jié)1.1.1 換流變分接頭調(diào)節(jié)目的 分接頭控制（TCC）的目的是把觸發(fā)角，熄弧角和直流電壓Ud保持在確定好的基準值。正常運行時，整流站分接頭控制是為了把觸發(fā)角保持在額定值，而逆變站分接頭控制是為了把直流電壓Ud保持在額定值。維持Ud是本站換流變分接頭調(diào)節(jié)的依據(jù)，在軟件中分析可以得出，分接頭調(diào)與不調(diào)由Ud決定。1.1.2 換流變分接頭調(diào)節(jié)原理從下圖1 （TCC Overview）可知道換流變分接頭在自動位置時有三種調(diào)節(jié)方式：圖1 TCC Overview調(diào)節(jié)原理圖 1） 無載控制

3、TCCNOLOAD，根據(jù)UDIO大小來判斷，決定如何調(diào)分接頭 a、 在系統(tǒng)沒有負荷的情況下（包括做OLT試驗），當換流變正常充電后會自動升分接頭，具體邏輯為：換流變理想空載直流電壓UDIO_NL_INV為262KV，當實際運行時所計算的UDIO減去262KV，大于4.5KV時，就會降分接頭，直到其差值小于4.5KV才停止降；反之，當實際運行時所計算的UDIO減去262KV，小于-4.5KV時，就會升分接頭，直到其差值大于-4.5KV才停止升； b、 在系統(tǒng)沒有負荷的情況下（包括做OLT試驗），當換流變停止充電后會自動降分接頭，具體邏輯為：換流變停止充電后，若分接頭的檔位不在最小檔（即1檔），則

4、一直會有DEC_UDIO指令存在，從而使分接頭降至1檔。 2） 電壓控制TCCVOLT，根據(jù)UD大小來判斷，決定如何調(diào)分接頭當本站實測極母線對極中性母線的線電壓減去UD參考值，大于6KV時就會降分接頭，發(fā)DECVOLT（降低電壓）指令，直到其差值小于6KV后才會停止降分接頭；當UD參考值減去本站實測的極母線對極中性母線的線電壓，大于6KV時就會升分接頭，發(fā)INCVOLT（增加電壓）指令，直到其差值小于6KV后才會停止升分接頭。其UD計算公式為：（1.1） 其中為每極中的6脈動換流器數(shù)，本站為2，為換流變閥側(cè)空載直流電壓，為每相的換相電抗，為本站的觸發(fā)角，為直流電流平均值，結(jié)合上面的計算公式，可

5、以得出UD的計算公式可以轉(zhuǎn)為：（1.2）（UD參考值為對站江陵站前一周期極母線出口電壓與直流線路電壓降的壓差） 3） 角度控制TCCANGLE，逆變站根據(jù)GAMMA角大小來判斷，決定如何調(diào)節(jié)分接頭 本站正常為逆變站，定角度控制開放。若GAMMAREFLIM（整定值）減去實測的GAMMA角，大于2.5度，就會發(fā)INCANGLE指令，從而升分接頭；若實測的GAMMA角減去GAMMAREFLIM（整定值），大于2.5度，就會發(fā)DECANGLE指令，從而降分接頭。1.1.3 換流變分接頭控制回路 1）首先是由ETCS柜內(nèi)的PS853板卡根據(jù)控制系統(tǒng)指令發(fā)出升降分接頭信號，如下圖2中+B20.X10的1

6、U和2U分別為升降檔位的端子，1L為公共端。圖2 ETCS柜內(nèi)PS853控制信號圖2）然后經(jīng)冷卻器控制柜接線端子與外部分接頭操作機構(gòu)箱接線轉(zhuǎn)接，如下圖3，其公共端comm（X3：4）、升檔raise（X3：5）和降檔lower（X3：6）端子。圖3 冷卻器控制柜接線端子示意圖 3）換流變分接頭在操作機構(gòu)箱控制回路如下圖4所示，其中升降接線端子公共端為comm（X3：4）、升檔raise（X3：5）、降檔lower（X3：6）。單步閉鎖圖4 OLTC機構(gòu)箱控制回路圖 1.1.4 換流變分接頭電源回路 換流變分接頭馬達電源電源回路圖如右圖5所示，該回路直接作用于分接頭電機，若接觸器觸點一直吸合，或

7、此回路出現(xiàn)短路，直流電機將持續(xù)運作，直到系統(tǒng)達到最高（最低）檔位。 圖5 OLTC馬達電源回路圖 從以上換流變分接頭操作機構(gòu)的控制和操作回路來看，分接頭馬達每調(diào)1檔就會自動停止，為什么會出現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)的現(xiàn)象？假如排除接觸器、單步閉鎖繼電器、極限開關(guān)等元件損壞的可能性，就要考慮升或降檔接觸器與分接開關(guān)的時間參數(shù)。分析如下：升或降檔接觸器采用中間繼電器，每次通斷的間隔時間為加，而分接開關(guān)每調(diào)節(jié)1檔的間隔時間所需時間為6S左右，兩者配合，沒有時間裕度。一旦產(chǎn)生誤差，也就是說，當升或降檔接觸器間隔時間由于種種原因變得稍大或當分接開關(guān)變換時間稍小時，分接開關(guān)調(diào)節(jié)1檔后，升或降檔接觸器不能可靠地切斷電機電源

8、回路。相反，由于升或降檔接觸器來不及斷開，其接點仍處于閉合狀態(tài)，分接頭馬達由于帶電繼續(xù)工作，進行下1檔操作。就這樣，一直轉(zhuǎn)到最后1檔。簡言之，是由于接觸器與分接開關(guān)配合時沒有足夠的時間裕度，使得控制回路不能可靠地完成其功能，造成分接開關(guān)連續(xù)調(diào)節(jié)。1.2 分接頭升降操作簡述實際驗證鵝城換流站換流變分接頭升降操作，得出以下結(jié)論：就地操作和遠方操作均為單步操作，操作完畢一次后，系統(tǒng)控制信號必須復(fù)位一次，才能進行下一檔的操作，若控制回路出現(xiàn)異常，不會導(dǎo)致分接頭持續(xù)上升或下降。2 分接頭動作異常情況分析驗證主要針對換流變分接頭電源回路和控制回路異常進行模擬分析如下：2.1 模擬分接頭電源回路短路或接觸器

9、觸點不返回情況當升檔（或降檔）繼電器觸點未返回時，換流變分接頭會持續(xù)升（降）檔，持續(xù)1分鐘后，時間繼電器動作跳開分接頭馬達電源開關(guān)。在備用換流變上驗證過程：1）持續(xù)按住升檔繼電器接點，分接頭連續(xù)升10檔半（時間繼電器定值為1分鐘）后跳開分接頭馬達電源開關(guān)；2）分接頭馬達電源開關(guān)跳開后，松開升檔繼電器觸點，時間繼電器仍保持勵磁狀態(tài)（該狀態(tài)持續(xù)一段時間后會導(dǎo)致時間繼電器燒壞）；3）在此狀態(tài)下，試合分接頭馬達電源開關(guān)失敗，因為時間繼電器會立即跳電源開關(guān)；4）在端子排上斷開分接頭控制回路電源，使時間繼電器失磁，然后恢復(fù)控制電源，在1分鐘內(nèi)必須合上分接頭馬達電源，使未完成的11檔操作到位，至此分接頭控制

10、回路恢復(fù)正常，否則超過一分鐘，時間繼電器將再次發(fā)出跳電源開關(guān)指令，電源開關(guān)仍舊無法合上。注意事項：操作箱內(nèi)升降接觸器持續(xù)吸合就會導(dǎo)致分接頭連續(xù)動作，后果嚴重，需要重點控制。2.2 模擬分接頭就地控制把手短路導(dǎo)致一直存在升（或降）操作將分接頭操作箱的就地控制把手打至升（或降）的位置一直不復(fù)位，也只能升一檔（或降一檔）。若想繼續(xù)升（降）檔位，需將把手復(fù)位，且上一檔位操作到位后，再將把手打至升（降）位置，才能再次操作一檔。注意事項：由于分接頭操作回路設(shè)計有單步閉鎖功能，如外部指令持續(xù)存在或外部回路短接，不會導(dǎo)致分接頭檔位連續(xù)升降。2.3 模擬分接頭控制系統(tǒng)故障，持續(xù)發(fā)出升（降）操作鑒于單步閉鎖功能存

11、在，本站控制系統(tǒng)發(fā)出升（降）分接頭指令的脈沖若一直持續(xù)，分接頭也只能升一檔（或降一檔），除非遠方指令復(fù)歸，且上一檔位操作到位后再次發(fā)出升（降）分接頭指令脈沖，才能再次操作一檔。由此可知，正常的遠方操作或就地操作，不可能導(dǎo)致分接頭檔位連續(xù)升降。我站曾出現(xiàn)降檔繼電器觸點卡住的情況，當時并未持續(xù)降分接頭，只是因其觸點閉鎖升分接頭控制回路，從而導(dǎo)致無法升分接頭。此種情況只是觸點半卡住導(dǎo)致降檔不成功分接頭差一檔，否則會持續(xù)降分接頭檔位。3 分接頭異常情況應(yīng)急處置分析根據(jù)我站換流變分接頭控制回路設(shè)計原理，當控制系統(tǒng)故障持續(xù)發(fā)升（降）分接頭指令，或就地手動升（降）分接頭把手常按不復(fù)位，并不會造成分接頭檔位持

12、續(xù)升（降）。不論遠方控制或手動控制，分接頭的調(diào)節(jié)都是步進的（step by step）。只有當分接頭機構(gòu)箱內(nèi)繼電器及觸點故障，或繼電器和觸點的接線因故短接時，才可能出現(xiàn)檔位連續(xù)升（降）。操作一檔的時間約為6s，連續(xù)操作三檔造成極閉鎖的時間不超過20s，當控制方式在遠方時，人力無法阻止其發(fā)生。當控制方式在就地時，可立即斷開分接頭馬達電源開關(guān)。4 直流電壓實例分析4.1 直流電壓自動調(diào)節(jié)分析2009-8-28 13:08，極I直流線路故障測距啟動，測距距本站206.5kM，桿塔號T1848，極轉(zhuǎn)為350kV降壓運行，其事件記錄如下：故障時間事件點組事件記錄2009.08.28 13:08:12:7

13、81P01 Line Fault LocatorLine Fault Indication Other Station, Pole 12009.08.28 13:08:12:781P01 Line Fault LocatorDistance to Line Fault Calculated, 206.5 km2009.08.28 13:08:13:187PoleOrder Red. Voltage From Other Station2009.08.28 13:08:13:194Reference CalculatorReduced DC Voltage2009.08.28 13:08:24:

14、355Converter TransformerAll Tap Changers Stepped To Position282009.08.28 13:08:36:556Converter TransformerAll Tap Changers Stepped To Position 1其故障錄波圖如下：從17°增到到70°，UDL瞬降至0kV圖6：極I直流線路故障自動降壓350kV錄波圖其控制原理圖如下：圖7：極I直流線路故障自動降壓350kV控制原理圖從以上的故障錄波圖和直流電壓UD控制原理可以看出，極I直流線路故障，極I直流線路保護動作，最終直流線路轉(zhuǎn)為350kV降壓

15、再啟動成功，其控制策略是極I 控制系統(tǒng)通過快速（16ms）增大70°，將直流電壓瞬降至0kV，通過150ms的去游離時間后，減少至28°，直流電壓建立不起來，第1次全壓再啟動不成功；接著通過增大至40°，將直流電壓降下來，再通過200ms的去游離時間后，減少至28°，第2次全壓再啟動不成功；接著通過增大至65°，將直流電壓降下來，再通過200ms的去游離時間后，減少至28°，第3次降壓再啟動成功，極轉(zhuǎn)為350kV降壓運行后，極I換流變分接頭才開始調(diào)節(jié)，從29檔調(diào)節(jié)到1檔，整個調(diào)節(jié)過程需要192.2s，以保持極I直流系統(tǒng)的為28

16、6;和直流電壓為350kV左右。4.2 直流電壓手動調(diào)節(jié)分析運行工況：極I 900MW大地回線，UDL=471kV，關(guān)斷角=17°，重疊角u=15.3°，分接頭為27檔，鵝城站為主控站，在TWS上進行以下操作試驗：4.2.1 將極I 換流變分接頭控制方式打至“手動”，手動操作將極I直流線路電壓降壓至350kV運行，其過程如下：極I直流線路電壓UDL慢慢下降，直流電流IDL維持不變，慢慢增大，一直增大到47.5°，u慢慢減小至8.1°， 直到極I直流電壓UDL下降至321kV維持不變?yōu)橹?，運行情況如下圖：圖8：極I直流電壓UDL手動降壓至350kV暫態(tài)圖接

17、著將極I 換流變分接頭控制方式打至“自動”，極I直流電壓UDL下降至321kV維持不變?yōu)橹?，極I 換流變分接頭慢慢調(diào)節(jié)從27檔調(diào)節(jié)到1檔，響應(yīng)進行調(diào)整，慢慢減小，一直減小至27.8°，u慢慢調(diào)節(jié)，增大至14.5°，運行情況如下圖：圖9：極I直流電壓UDL手動降壓至350kV穩(wěn)態(tài)圖4.2.2 極I直流線路350kV降壓運行時，將極I 換流變分接頭控制方式打至“手動”或極I換流變分接頭不一致時，極I直流線路無法恢復(fù)至全壓運行；4.2.3 極I直流線路350kV降壓運行時，極I直流線路恢復(fù)至全壓運行，先是快速響應(yīng)，減小至17°，u慢慢調(diào)節(jié)，增大至17.6°，接

18、著極I 換流變分接頭開始從1檔慢慢上升，上升至10檔時，將極I 換流變分接頭控制方式打至“手動”，極I直流線路電壓停止上升，維持為383kV不變，運行情況如下：圖10：極I直流電壓UDL回升穩(wěn)態(tài)圖將極I 換流變分接頭控制方式打至“自動”，極I 換流變分接頭繼續(xù)上升到27檔，極I直流電壓UDL相應(yīng)上升至471kV；4.3.4 正常情況下，極I 換流變分接頭控制方式為“自動”，極I直流線路從全壓手動操作350kV降壓運行時，先是和u慢慢輕微調(diào)節(jié)，分別維持在17°和15°，極I 換流變分接頭慢慢下降，等下降至1檔時，為21.3°，接著慢慢增大至27.8°，極I

19、直流電壓UDL下降至321kV維持不變； 4.3.5 正常情況下，極I 換流變分接頭控制方式為“自動”，極I直流線路350kV降壓運行時，手動恢復(fù)極I直流線路全壓運行，先是和u快速響應(yīng)，調(diào)節(jié)至17°和18.8°，極I直流線路電壓上升至350kV，然后極I 換流變分接頭開始慢慢上升至27檔，極I直流線路電壓上升至471 kV。5 措施及建議5.1 目前應(yīng)對措施：5.1.1 現(xiàn)場處置1）換流變分接頭瞬發(fā)不同步告警當直流線路瞬時故障或是手動降壓運行時，該極自動轉(zhuǎn)為降壓運行或是由降壓恢復(fù)全壓運行時，該極換流變分接頭大幅度調(diào)節(jié)時，偶爾會因其單相換流變分接頭調(diào)節(jié)較慢些，而導(dǎo)致該極發(fā)換流

20、變分接頭不同步告警，瞬時復(fù)歸，還應(yīng)檢查OWS上的該極換流變分接頭檔位調(diào)節(jié)情況并與現(xiàn)場進行核對； 2）單系統(tǒng)ETCS對應(yīng)換流變分接頭檔位電流測量值異常導(dǎo)致?lián)Q流變分接頭不同步告警 OWS檢查發(fā)現(xiàn)該極某相換流變分接頭檔位與其它相換流變分接頭檔位不一致，現(xiàn)場檢查該相換流變分接頭檔位與其它相換流變分接頭檔位一致，其它未發(fā)現(xiàn)異常；可通過PCP/MC1/Main_CPU/TCC/Control/TCC_CALC軟件頁面debug查看該相換流變分接頭檔位A/B系統(tǒng)檔位讀數(shù)；若發(fā)現(xiàn)該相換流變備用ETCS系統(tǒng)測量的檔位讀數(shù)與其它相換流變分接頭檔位均一致，初步判斷為該相換流變“Active” ETCS系統(tǒng)測量異常（

21、2005-4-5，極I Y/.B相分接頭不同步告警，檢查發(fā)現(xiàn)當分接頭28檔時對應(yīng)分接頭檔位的A系統(tǒng)電流測量值變化明顯，將分接頭在28檔上下多次調(diào)節(jié)，并清潔其分接頭調(diào)節(jié)的動觸頭，未再發(fā)此報警。），向國調(diào)申請手動將備用ETCS系統(tǒng)切至“Active”狀態(tài)，該極換流變分接頭不同步報警消失，該極換流變分接頭OWS上顯示正常，專業(yè)組再對換流變分接頭檔位電流測量值異常進行排查處理； 3）換流變分接頭操作箱降檔接觸器異常導(dǎo)致其該相換流變分接頭調(diào)節(jié)拒動（2007年6月2日發(fā)生過，可參考其處理方法）OWS和現(xiàn)場分接頭操作箱檢查發(fā)現(xiàn)告警相換流變分接頭檔位與該極其它相換流變分接頭檔位不一致，進一步檢查發(fā)現(xiàn)其操作回路

22、的升或降檔接觸器未完全復(fù)歸，通知專業(yè)組檢查處理；緊急情況下，現(xiàn)場人員可暫時手動復(fù)位（發(fā)現(xiàn)該相換流變分接頭自動調(diào)節(jié)時應(yīng)立即斷開其馬達電源開關(guān)，阻止分接頭檔位差進一步擴大），手動將OWS上極I換流變分接頭控制方式打至“手動”模式，遠方手動調(diào)節(jié)告警相換流變分接頭檔位，若是發(fā)生無法操作該相換流變分接頭向上調(diào)節(jié)1檔，應(yīng)檢查是否因電壓應(yīng)力保護限制導(dǎo)致的，不可盲目嘗試向下調(diào)節(jié)1檔；若是因電壓應(yīng)力保護限制導(dǎo)致的，應(yīng)向國調(diào)申請將其它五臺換流變逐一向下調(diào)節(jié)1檔使該極換流變分接頭調(diào)節(jié)同步，再將該極換流變分接頭調(diào)節(jié)方式打至“自動”模式；圖11 換流變分接頭操作箱降檔繼電器未復(fù)位示意圖 4）換流變分接頭調(diào)節(jié)時其操作回路

23、電機電源開關(guān)跳開換流變分接頭不同步告警，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)不同步相分接頭操作箱的電機電源開關(guān)跳開，不可盲目嘗試合上該電源開關(guān)，防止因機械結(jié)構(gòu)異?；蚴遣僮骰芈范搪钒l(fā)生該相換流變分接頭連續(xù)調(diào)節(jié)多個檔位，從而引發(fā)換流變零序保護動作閉鎖極；應(yīng)與專業(yè)組共同詳細排查故障原因，必要時向國調(diào)申請計劃停運進行詳細檢查、調(diào)節(jié)和升降調(diào)節(jié)試驗；若遠方手動調(diào)節(jié)失敗時，可能是其機械操作結(jié)構(gòu)卡澀，不可盲目現(xiàn)場電動操作，更不可盲目使用搖把手動操作，應(yīng)查明原因，防止強行操作進一步損壞操作機構(gòu)；故障排查后，合上分接頭操作箱的電機電源開關(guān)后，分接頭立即進行調(diào)節(jié)時應(yīng)立即按下緊急按鈕并斷開其馬達電源開關(guān)，再做進1步檢查處理。5）換流變分接頭不同步相差1檔情況下該優(yōu)先按照如下順序進行操作：      a、現(xiàn)場檢查該極換流變不同步相分接頭檔位和操作箱情況，確定該相換流變分接頭檔位不同步，相差1檔；     b、在OWS上將該極換流變分接頭TCC控制方式打至“手動”位置，選中不同步的那臺換流變，調(diào)節(jié)它的檔位使之與其他5臺換流變分接頭檔位同步；     c、若OW