换流变分接头档位未同步研究

成少鹏 肖博潇

摘 要：分接头档位调整是换流站直流系统中的一个重要功能模块，本文对换流站分接头档位不一致进行了分析，结合换流站现场运行情况，对换流站站内几次分接头不一致给出了探讨及处理意见。

关键词：分接头；TCC；换流变压器；Udi0

0 引言

近年来，换流变在功率调整过程中，出现三相分接头档位不一致现象，尤其是今年上半年出现的频率更为频繁，对直流功率产生了极大的影响。

1 换流变压器分接头控制（TCC）原理

换流变压器分接头控制（TCC）是直流控制系统中的一个重要功能模块，其作用是通过对换流变压器分接头的控制使阀侧空载直流电压Udi0保持在其参考值附近，以保证直流系统能工作在要求的工况下。此外，分接头控制还用于确保Udi0低于其最大限值以及保持换流变压器不同相分接头之间的同步。

2 分接头档位未同步统计

宝鸡换流站自2016年1月22日以来，极ⅡY/D B相共发生三次分接头档位未同步事件。2016年宝鸡换流站极ⅡY/DB相分接头未同步故障信息统计如表1所示。

3 换流变分接头功能简述

图1为换流变分接头控制功能概况图。整流侧和逆变侧Udi0控制方框控制换流变阀侧空载直流电压Udi0为给定的参考值。当Udi0的测量值与参考值相比较，差值超过一定值时，分接头动作。为了防止分接头发生来回振荡的现象，比较环节满足滞回特性。滞回曲线的上下门槛值等于相应的±0.75分接头步长。

2016年3月4日，在功率由600MW升至900MW过程中（故障发生时双极实时功率为709MW，控制系统为B系统，A系统备用且A系统正常），极ⅡPCP A/B系统报出换流变分接头未同步，5s后控制系统由B系统切至A系统，故障信息如图1所示，现场检查分接开关的传动机构正常，外观未出现明显变形、传动杆脱扣、分接开关电机电源小开关未跳开。正常工况下，整流侧与逆变侧都采用维持换流变压器阀侧空载直流电压Udio恒定方式对换流变压器分接头进行控制。

4 Udi0控制

换流变分接头控制器根据实际的换流变分接头位置和换流变交流侧电压计算换流变阀侧空载直流电压。将计算得到的换流变阀侧空载直流电压与设定的参考值进行比较，得到电压误差。换流变分接头控制器根据得到的电压误差来产生升/降换流变分接头的命令。当电压误差大于0.01pu时，发出降分接头的命令；当电压误差小于-0.01pu时，发出升分接头的命令。执行分接头升降指令的时候有一定的延时，以避免分接头在交、直流电压扰动时发生升降。

5 α控制

直流控制系统的快速控制是通过对换流器触发角α的控制来实现的，慢速调节是通过调节换流变压器分接头将触发角α控制在15°±2.5°的范围内，即在稳态情况下当直流系统受到扰动时，首先进行改变触发角α的快速调节，使系统快速恢复稳定状态，当触发角α调节至12.5°以下或17.5°以上时，若系统还未达到目标状态，则通过换流变分接头提升或降低一档以改变换流变阀侧电压，直至触发角α重新恢复到15°±2.5°的范围内。

6 Udi0限幅

Udi0限幅的主要目的是防止设备承受过高的稳态电压应力。因此Udi0限幅是凌驾在正常分接头控制之上的。这样可以保证稳态时的Udi0永远不会大于Udi0L。通过分接头控制换流变阀侧电压来达到此目的。与Udi0限幅相关的限幅值有两个：Udi0G和Udi0L。其中，Udi0限幅在以下电压范围内起作用。

当Udi0G≤Udi0≤Udi0L时，Udi0限幅闭锁任何将增大换流变阀侧电压的分接头指令。

当Udi0>Udi0L时，Udi0限幅发出降低换流变阀侧电压的分接头指令。其中，Udi0G为换流变分接头控制中允许发出增大Udi0指令的上限。

7 分接头不同步原因分析

本次故障09：34：53秒，后台报出：换流变分接头未同步。由图2分析可知，当任意两相档位不一致时，系统延时两秒，若此时分接头在自动控制模式时，系统报出分接头未同步。09：34：53秒，后台报出：系统轻微故障出现；09：34：59秒，后台报出：切换逻辑，PCP B运行，PCP A备用。当系统出现轻微故障时（MINOR_FAULT），备用系统可用，延时5s，备用系统将自动切至运行系统，运行系统切为备用。

故障发生6s之后，换流变分接头档位由19调制20，后台报出：分接头已同步，系统轻微故障消失。根据系统控制和后台报文，控制逻辑和后台报文一致，未出现系统误报情况，且在系统切换后，运行系统未再次发出分接头调整命令，表明控制系统正常。怀疑为分接头一次设备异常，造成分接头调整延时完成，每年年检时应对机械机构进行检查和维护。

8 总结

宝鸡换流站换流变已经连续运行了7年，12台换流变的分接头动作次数平均均已超过1万次，但从未对分接头机械机构进行检查和维护，造成换流变分接头档位调整过程中，控制逻辑虽然正确，但由于机械卡涩等原因造成分接头动作延时或不动作。本文通过对换流变分接头原理、控制逻辑的分析，提出故障原因，对现场运维人员处理事故有着重大意义。

参考文献

[1] 付纪华，孙海涛，等.宝鸡换流站额定工况下电压应力保护频繁动作原因分析及建议[J].陕西电力，2013，09：89-92.

[2] 吴宏波，宋述波，等.肇庆换流站换流变分接头控制原理介绍[J].高电压技术，2006，09.