特高压换流站设备检修二次隔离措施研究

牛征 张维宁 南东亮 张庆武 张弛

摘要：随着特高压直流系统输电负荷的进一步攀升，对直流系统可用率的要求也进一步提高，对于一极运行另一极检修、单组滤波器检修、单阀组检修等工作条件下的安全隔离措施要求更加严格。现基于天山站PCS9550直流控保软件，分析特高压直流系统非正常运行工况下在停运极、停运直流滤波器组上的注流加压工作对在运直流系统的影响，并提出隔离措施。另外，总结了交流设备检修二次隔离措施及CT回路“先封后断”和“先断后封”操作的区别，可为后续检修工作提供参考。

关键词：特高压直流系统;交流系统;设备检修;二次隔离措施

0    引言

在我国实现“双碳”目标总体布局下，特高压直流输电系统将成为碳达峰、碳中和的中坚力量，同时也是坚强智能电网建设不可分割的重要组成部分，对推动智能电网建设具有十分重要的意义。特高压直流输电设备电压水平高、通流能力大、技术要求严，特别是换流站设备检修难度大，隔离措施要求严格[1-2]。

目前，国内已有多条特高压直流投运，其特点在于换流站内有多组大组别滤波器并挂有多组小组别滤波器以及每极均采用两个高低端阀组串联运行[3-4]。在直流系統正常运行时，存在需要带电检修的实际需求以及一极运行、一极调试检修或同一极下的两个阀组分别在运行和检修状态的实际工况。因此，特高压直流设备检修二次隔离技术的规范操作直接关系到整个输电系统的稳定运行。

1    单极检修隔离措施

当单极检修另一极运行时，如无须对直流场相关互感器加压、注流，则无须特殊安措，仅将检修极的两个阀组检修钥匙可靠投入即可[5]。如需对检修极直流场相关互感器加压、注流，则需根据实际情况，核查软件相关措施齐全，并增加相应安全措施[6]。下面以天山站为例，对极保护主机PPR的对极模拟量取量及作用进行具体分析。

1.1    对极极母线电压UDL_OP

对极极母线电压UDL_OP用于参与直流线路行波保护（LPTW）的采样计算。直流线路行波保护原理为：当直流线路发生故障时，相当于在故障点叠加了一个反向电源，这个反向电源造成的影响以行波的方式向两站传播，保护通过检测行波的特征来检出线路故障。其行波表达式为：

a（t）=Zi（t）-u（t）                （1）

式中：Z为阻抗;i（t）为反向电源电流;u（t）为反向电源电压。

反向行波经过差模与共模分解得到差模量和共模量，下标分别为dif与com，行波保护会采集对极的极母线电压UDL_OP及极母线电流IDL_OP，通过计算得到共模幅值和差模幅值，并通过电压和电流的变化量判断是否为本极线路故障。实践中存在以下3种情况：（1）若不对检修极UDL和IDL进行加压、注流操作，则对行波保护计算没有影响;（2）若在注流和加压的过程中运行极发生线路故障，因检修极UDL和IDL有变化，可能会影响行波保护正确动作;（3）若在注流和加压的过程中因参数设置或设备原因导致加压、注流速率不当，同时又发生交流系统扰动、对站换相失败等导致直流电压降低小于0.5 p.u.，行波保护可能会误动，导致直流线路再启动。所以检修极的极母线直流分压有加压工作时，建议将直流分压器接口柜中PMU至对极PMI的电压端子连片挑开，以确保运行极安全。

1.2    对极中性母线接地极侧电流IDNE_OP

对极的中性母线接地极侧电流IDNE_OP参与双极中性母线差动保护（BNBDP）的保护动作门槛值计算。在单极运行时，通过极连接信号Px_CONNECTED信号选择门将IDNE_OP_SW赋值为0。其中，参与极连接信号Px_CONNECTED信号状态判断的隔离开关位置信号通过RS触发器进行逻辑处理。

对极的中性母线接地极侧电流IDNE_OP参与后备站接地过流后备保护（BUSGOCP）入地电流计算值IDGND_CAL的计算。后备站接地过流后备保护用于在系统通过站内接地网接地时，防止过大的接地电流对站接地网造成破坏。

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

式中：IDGND_CAL为入地电流计算值;IDNE为直流中性线电流;IDNE_OP为对极中性母线接地侧电流;IDME为金属回线电流;IDEL1为直流地极线首端电流;IDEL2为直流地极线末端电流。

由式（2）可计算出接地电流IDGND_CAL。单极运行工况下，当IDGND_CAL>150 A时，BUSGOCP保护逻辑延时1 s，展宽100 ms，后备站接地过流报警;当IDGND_CAL>250 A时，且在刚转为单极运行状态13 s内无NBS故障重合失败信号（NBSF），或一直处于单极运行状态时，BUSGOCP保护逻辑延时2 s，此时在运极进行Y闭锁操作。

1.3    对极直流滤波器Z1、Z2分支尾端电流

IZ1T2_FOP和IZ2T2_FOP参与直流滤波器失谐监视保护（DCFDT）逻辑判断。双极平衡运行工况下，当其中一组直流滤波器的特征阻抗值发生细微的变化时，直流滤波器失谐监视保护通过检测两极特征谐波的含量（小组尾端CT穿越电流中的12次谐波含量）来判断其是否有故障，给出报警。逻辑判断图如图1所示。

2    单组直流滤波器检修隔离措施

运行极的一组直流滤波器停运检修时，对该组直流滤波器内与直流极保护相关的电流互感器进行注流试验前，必须充分考虑注入的电流对其他直流保护的影响[7]，并采取一定的安全措施，避免直流极保护误动。