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高壓直流輸電系統(tǒng)強(qiáng)迫停運(yùn)分析與運(yùn)維措施

文檔作者：程爽，馬驥峰，梅筠頸，江德明文檔來源：上海市電力公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月02日
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526 電力與能源 第33卷第6期
2012年l2月
高壓直流輸電系統(tǒng)強(qiáng)迫停運(yùn)分析與運(yùn)維措施
程 爽，馬驥峰，梅筠頸，江德明
(上海市電力公司檢修公司直流運(yùn)檢中心，上海201708)
摘 要：介紹了換流站直流系統(tǒng)強(qiáng)迫停運(yùn)的概念、葛南直流強(qiáng)迫停運(yùn)的分類和執(zhí)行過程。以葛南直流為例，
分析了2003-2011年期間，南橋站歷年來發(fā)生強(qiáng)迫停運(yùn)的簡(jiǎn)要過程及主要原因。以各類強(qiáng)迫停運(yùn)事件為案
例，討論了有關(guān)換流設(shè)備的隱患以及可能引起強(qiáng)迫停運(yùn)的事故，并結(jié)合多年的運(yùn)行與維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)如何避免
發(fā)生直流系統(tǒng)強(qiáng)迫停運(yùn)，提出了運(yùn)維注意事項(xiàng)及改進(jìn)意見。
關(guān)鍵詞：直流輸電HVDC；換相失敗；緊急停運(yùn)ESOF；單極閉鎖；雙極閉鎖
中圖分類號(hào)：TM721．1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095—1256(2012)06—0526—06
Analysis ＆ Operation-maintenance on Block in HVDC Transmission System
Cheng Shuang，Ma J ifeng，Mei J unting。J iang Deming
(HVDC Operation and Maintenance Center of Inspection and Maintenance Company，SMEPC，Shanghai 201708，China)
Abstract：Introduce the concept of block in station of HVDC，the classification and process of block with the Gezhouba—
Nanqiao HVDC．As the example of Gezhouba—Nanqiao HVDC，analyzes the reason and course of block with the HVDC
from 2003 to 2011 in Nanqiao Station．As the cases of different kinds of block，hidden troubles of equipments of HVDC
are discussed．Also som e useful operation—m aintenance suggestions are discussed．
Key words：H VDC；ESOF~Single pole block；Bipole block；Operation-maintenance suggestions
0 引言
直流輸電具有傳送功率大、線路造價(jià)低、控制
性能好等優(yōu)點(diǎn)，是目前我國(guó)作為高電壓、大容量、
長(zhǎng)距離輸電和異步聯(lián)網(wǎng)的重要手段。然而，一旦
直流系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)生故障，監(jiān)控系統(tǒng)或控制保
護(hù)系統(tǒng)就會(huì)動(dòng)作。強(qiáng)迫停運(yùn)是一種特殊的直流輸
電系統(tǒng)停運(yùn)方式，用于處理各種緊急故障。
啟動(dòng)強(qiáng)迫停運(yùn)后，控制系統(tǒng)會(huì)快速增大整流
器的觸發(fā)相位，使其轉(zhuǎn)入逆變運(yùn)行狀態(tài)，于是平波
電抗器和線路電感、電容中存儲(chǔ)的能量，迅速回送
交流系統(tǒng)，而直流側(cè)的電壓和電流也很快降到零，
以防止故障對(duì)電力設(shè)備和電網(wǎng)造成更大的危害。
1 高壓直流輸電系統(tǒng)強(qiáng)迫停運(yùn)
1．1 強(qiáng)迫停運(yùn)的優(yōu)先級(jí)及執(zhí)行過程
強(qiáng)迫停運(yùn)分為最高優(yōu)先級(jí)和中級(jí)優(yōu)先級(jí)。
1)緊急停運(yùn)(ESOF) 為最高優(yōu)先級(jí)，直流
系統(tǒng)退到高壓直流關(guān)閉(HVDC OFF)狀態(tài)，此時(shí)
交流側(cè)開關(guān)閘刀分閘、直流側(cè)母線閘刀、中性線高
壓低速開關(guān)及閘刀分閘。
2)快速停運(yùn)(FASOF) 中級(jí)優(yōu)先級(jí)分為兩
類：一類是由直流濾波器跳閘信號(hào)、交流濾波器
最小容量不滿足信號(hào)和手動(dòng)操作FASOF按鈕，
導(dǎo)致直流系統(tǒng)退到大地／金屬回線熱備用狀態(tài)。
執(zhí)行過程是指整流側(cè)移相后閉鎖；逆變側(cè)不投旁
通對(duì)，等交流側(cè)電流小于0．05 pu后閉鎖，停運(yùn)后
系統(tǒng)進(jìn)入熱備用狀態(tài)。
另一類是由閥控可控硅元件監(jiān)測(cè)(TM)全部
退出或內(nèi)冷水電導(dǎo)率高，導(dǎo)致直流系統(tǒng)退到高壓直
流關(guān)閉的冷備用狀態(tài)。執(zhí)行過程是指停運(yùn)時(shí)整流
側(cè)同時(shí)發(fā)出3個(gè)指令，即跳換流變交流開關(guān)、閉鎖
對(duì)站和閉鎖本側(cè)。整流側(cè)閉鎖的順序?yàn)橐葡嘀?
164。，2O mS后閉鎖點(diǎn)火脈沖；在閉鎖完成后跳開直
流線路，恢復(fù)到高壓直流關(guān)閉狀態(tài)。逆變側(cè)停運(yùn)時(shí)
向?qū)φ景l(fā)出閉鎖指令，同時(shí)投旁通對(duì)；等交流側(cè)電
流小于0．05 pu時(shí)，延時(shí)70 ms再執(zhí)行閉鎖時(shí)序。
閉鎖完畢后，跳開直流線路(操作同上)，回到高壓
直流關(guān)閉的冷備用狀態(tài)。
1．2 引起強(qiáng)迫停運(yùn)的主要原因
引起極閉鎖強(qiáng)迫停運(yùn)高壓直流系統(tǒng)主要有2
個(gè)原因。
程爽，等：高壓直流輸電系統(tǒng)強(qiáng)迫停運(yùn)分析與運(yùn)維措施 527
1)控制保護(hù)系統(tǒng)出口導(dǎo)致極閉鎖 由獨(dú)立
成套式換流變保護(hù)、交流濾波器保護(hù)和直流濾波
器保護(hù)引起極閉鎖；由換流閥區(qū)域保護(hù)、雙極保
護(hù)、單極保護(hù)、直流線路保護(hù)、換流變區(qū)域保護(hù)、線
路開路試驗(yàn)(OLT)保護(hù)引起極閉鎖。
2)監(jiān)控系統(tǒng)請(qǐng)求極閉鎖 由站控(交直流)
系統(tǒng)監(jiān)控、TM 系統(tǒng)監(jiān)控、輔助系統(tǒng)故障(水冷、站
用電、消防等)和通信系統(tǒng)請(qǐng)求極閉鎖。
2 強(qiáng)迫停運(yùn)的分析及運(yùn)維措施
葛南直流輸電系統(tǒng)于1989年投運(yùn)，截至
2011年年底，經(jīng)歷了多次大修和改造。2004—
2005年期間，將控制保護(hù)系統(tǒng)改為南瑞繼保的
Mach2系統(tǒng)使用至今；2009年實(shí)施水冷控制保護(hù)
系統(tǒng)改造；2010年年初進(jìn)行光電流互感器(TA)／
電壓互感器(TV)及閥控TM 系統(tǒng)改造；2011年
年初改造共用接地極。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003—2011年期間，南橋站直流系
統(tǒng)單雙極強(qiáng)迫停運(yùn)共發(fā)生16次，其中雙極強(qiáng)迫停
運(yùn)3次，單極強(qiáng)迫停運(yùn)13次。隨著運(yùn)維人員的業(yè)
務(wù)水平及管理能力的提高、軟硬件設(shè)備的更新，葛
南直流輸電系統(tǒng)因南橋站故障引發(fā)的強(qiáng)迫停運(yùn)次
數(shù)逐年減少。
2．1 控制保護(hù)系統(tǒng)出口導(dǎo)致極閉鎖
2．1．1 5次直流強(qiáng)迫停運(yùn)故障分析
南橋站由于早期控制保護(hù)程序不完善，曾經(jīng)
發(fā)生5次直流強(qiáng)迫停運(yùn)故障。
1)第1次故障 2003年6月29日發(fā)生雙極
閉鎖，由于交流系統(tǒng)發(fā)生故障，極1、極2的28號(hào)
保護(hù)動(dòng)作，雙極緊急停運(yùn)，采取的措施是調(diào)整閥控
參數(shù)。
2)第2次故障 2003年7月5日發(fā)生雙極
閉鎖，由于交流500 kV行渡5ll3線B相瞬時(shí)故
障，極1、極2的28號(hào)保護(hù)動(dòng)作，雙極緊急停運(yùn)，
采取的措施是調(diào)整閥控參數(shù)。這2次由“交流系
統(tǒng)擾動(dòng)”引起的直流雙極強(qiáng)迫停運(yùn)事故，原因是直
流系統(tǒng)換相失敗時(shí)需要吸收大量的無功恢復(fù)到平
穩(wěn)狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)無功不足時(shí)，導(dǎo)致直流系統(tǒng)發(fā)生
連續(xù)換相失敗而引起直流強(qiáng)迫停運(yùn)。
3)第3次故障 2004年4月21日發(fā)生雙極
閉鎖，由“控制保護(hù)誤發(fā)命令”引起雙極強(qiáng)迫停運(yùn)。
由于極2站控誤發(fā)“TRIP ALL FILTERS”命令，
使得8組交流濾波器開關(guān)同時(shí)跳閘，導(dǎo)致最小濾
波器組不滿足，引起雙極閉鎖，采取的措施是修改
站控系統(tǒng)軟件P13。2005年控制保護(hù)系統(tǒng)改用
Mach2后，交流濾波器保護(hù)改為南瑞RCS一976
和RCS一923成套式保護(hù)，與PCP／PPR系統(tǒng)分
開，消除了此類隱患。
4)第4次故障 2004年2月10日發(fā)生單極
閉鎖，由“控制保護(hù)接收錯(cuò)誤信號(hào)”引起單極強(qiáng)迫
停運(yùn)，原因是極1線路在檢修時(shí)對(duì)載波系統(tǒng)干擾，
使Y5載波機(jī)上傳送數(shù)據(jù)失真，南橋站收到跳閘
信號(hào)，極2緊急停運(yùn)，采取的措施是將極2切為光
纖通道。2005年控制保護(hù)系統(tǒng)改用Mach2后，
葛南直流主備兩套通道均為光纖通道，不再受線
路檢修干擾。
5)第5次故障 2006年6月27日發(fā)生單極
閉鎖，極控制程序MSQ執(zhí)行中，“FASOF”邏輯存
在缺陷，導(dǎo)致極2快速停運(yùn)，采取的措施是修改控
制保護(hù)程序，并將葛南直流南橋站和葛洲壩站的
控制保護(hù)系統(tǒng)P13，改為南瑞公司的Mach2
系統(tǒng)。
隨著電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，目前與2003年相
比，上海電網(wǎng)的交流網(wǎng)架更加堅(jiān)強(qiáng)，電網(wǎng)的無功儲(chǔ)
備也更大，尤其是2005年葛南直流控制保護(hù)改為
Mach2系統(tǒng)后，至今未發(fā)生過由于交流系統(tǒng)擾動(dòng)
而引發(fā)的直流強(qiáng)迫停運(yùn)事故。
2．1．2 排查隱患及運(yùn)維措施
2005年葛南直流控制保護(hù)改為Mach2系統(tǒng)
后，經(jīng)過多次升級(jí)，運(yùn)行良好。通過深度排查隱
患，發(fā)現(xiàn)存在以下隱患。
1)隱患一 啟動(dòng)與動(dòng)作回路采用同1個(gè)輔
助接點(diǎn)。在雙極中性線差動(dòng)保護(hù)、直流極母線差
動(dòng)保護(hù)中：PPRA／PPRB兩套保護(hù)的啟動(dòng)回路與
動(dòng)作回路，均使用了開關(guān)的同一個(gè)輔助接點(diǎn)，任一
開關(guān)或刀閘輔助接點(diǎn)發(fā)生故障，均會(huì)導(dǎo)致雙極中
性線母線差動(dòng)保護(hù)計(jì)算邏輯發(fā)生變化，引起保護(hù)
誤動(dòng)。為了避免保護(hù)誤動(dòng)，采取兩種技術(shù)方案。
一是增加開關(guān)輔助接點(diǎn)數(shù)量，A、B保護(hù)系統(tǒng)的啟
動(dòng)回路和動(dòng)作回路，采用不同的輔助接點(diǎn)；二是不
增加開關(guān)輔助接點(diǎn)，結(jié)合控制保護(hù)系統(tǒng)其他開關(guān)
量信號(hào)校核以及互檢運(yùn)行方式的變化情況，避免
單一開關(guān)量變位導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。
2)隱患二 在直流系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)升級(jí)軟件會(huì)
引發(fā)強(qiáng)迫停運(yùn)。在直流系統(tǒng)運(yùn)行期間進(jìn)行控制保
護(hù)系統(tǒng)、閥控系統(tǒng)軟件升級(jí)，會(huì)發(fā)生單系統(tǒng)切換不
528 程 爽，等：高壓直流輸電系統(tǒng)強(qiáng)迫停運(yùn)分析與運(yùn)維措施
成功而引發(fā)強(qiáng)迫停運(yùn)事故。為此，應(yīng)該盡量避免
在直流系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行軟件升級(jí)工作。
2．2 輔助系統(tǒng)故障導(dǎo)致極閉鎖
2．2．1 3次輔助系統(tǒng)故障分析
輔助系統(tǒng)由水冷系統(tǒng)、站用電系統(tǒng)和消防系
統(tǒng)組成。2 O(]3—2011年曾經(jīng)發(fā)生3次直流強(qiáng)迫
停運(yùn)故障。
1)第1次故障 2003年11月25日，因極2
膨脹水箱水位傳感器FMC423特性發(fā)生變化，導(dǎo)
致誤發(fā)漏水告警信號(hào)，極2緊急停運(yùn)并閉鎖。采
取的措施是調(diào)整充電機(jī)特性，更換變送器。2009
年實(shí)施水冷系統(tǒng)改造，在膨脹水箱上加裝“電容
式”液位計(jì)，并與原“翻板式”液位計(jì)，共同判斷水
冷系統(tǒng)是否漏水，只有當(dāng)兩種液位計(jì)同時(shí)檢測(cè)到
膨脹水箱漏水時(shí)，才發(fā)閉鎖命令。如果液位計(jì)故
障，那么切換系統(tǒng)同時(shí)閉鎖漏水跳閘和漏水報(bào)警
信號(hào)，發(fā)“液位計(jì)故障”信號(hào)。
2)第2次故障 2006年1月25日，因極1內(nèi)
冷水加壓泵啟動(dòng)后補(bǔ)水不暢，長(zhǎng)達(dá)120 s，極1緊急
停運(yùn)并閉鎖。檢查發(fā)現(xiàn)加壓泵補(bǔ)水不順暢，經(jīng)多次
啟動(dòng)才逐漸暢通。2009年實(shí)施水冷系統(tǒng)改造，取
消加壓泵120 S補(bǔ)水ESOF功能，當(dāng)內(nèi)冷水回水壓
差小于0或大于0．95 MPa，切除系統(tǒng)并告警；當(dāng)內(nèi)
冷水進(jìn)水壓差小于0或大于1．5 MPa，切除系統(tǒng)并
告警；主泵壓差小于0．2 MPa，切除換主泵。
3)第3次故障 2007年6月23日，因極1
閥3 B流量計(jì)工作異常，導(dǎo)致分支流量保護(hù)誤動(dòng)，
引起極1緊急停運(yùn)并閉鎖。2009年實(shí)施水冷系
統(tǒng)改造，更換全部流量計(jì)，將分支流量跳閘保護(hù)取
消，僅發(fā)報(bào)警信號(hào)。
2．2．2 排查隱患及運(yùn)維措施
與交流系統(tǒng)相比，換流站直流水冷系統(tǒng)設(shè)備
眾多，技術(shù)復(fù)雜，維護(hù)困難，因此出現(xiàn)故障也較多。
2009年將水冷控制保護(hù)改為Mach2系統(tǒng)后，及
時(shí)更換了外冷水過濾、反滲透、噴淋泵等設(shè)備，消
除了缺陷，至今運(yùn)行良好。通過深度排查隱患，發(fā)
現(xiàn)存在以下隱患。
1)隱患一 雙系統(tǒng)共用一路電源切換裝置。
南橋站閥水冷控制保護(hù)(CCP)A系統(tǒng)和B系統(tǒng)
中，兩系統(tǒng)共用一路RCS一9665電源切換裝置，
如圖1所示。
由圖1可知，一旦某一系統(tǒng)發(fā)生故障，CCP
A／B系統(tǒng)無法判斷是那個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，甚至?xí)?
P1．CCP；LA P1．CCP；LB
電源端子Hr．1 x3端黟子 排‘hn r1 x3 子排’H一 電源端子
水流量開
關(guān)中間繼
電器、膨
脹水箱水
位、白頓
水位等
CCP屏
電源端=
RCS一9665電
源切換裝置
CCP屏I
源端子}
l 1 I I
數(shù)字量
數(shù)字量l l數(shù)字量
CCPA系
統(tǒng)開入板
卡RS851
CCPB系
統(tǒng)開入板
卡RS851
水流量開
關(guān)中間繼
電器、膨
脹水箱水
位、白頓
水位等
幽1 CCP單路切換裝置方框圖
發(fā)生誤判。改進(jìn)的措施是每個(gè)直流水冷系統(tǒng)單獨(dú)
用一路RCS一9665電源切換裝置。
2)隱患二 主泵頻啟導(dǎo)致軟起動(dòng)器故障。
在閥水冷控制保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行期間，流量中間繼電
器故障、管道壓力表電源丟失、l1O V信號(hào)回路電
源丟失、相關(guān)回路接線松動(dòng)或信號(hào)采集板卡故障
時(shí)，會(huì)引起主泵頻繁啟動(dòng)，引發(fā)軟起動(dòng)器故障，導(dǎo)
致直流系統(tǒng)單極閉鎖。
建議修改閥水冷控制保護(hù)軟件。當(dāng)CCP系
統(tǒng)收到除電源故障以外故障切泵命令時(shí)，無延時(shí)
切換到備用系統(tǒng)，延時(shí)發(fā)切換主泵命令。在整改
方案未實(shí)施前，一是要在l1O V直流配電屏上為
閥水冷控制保護(hù)系統(tǒng)提供電源的相關(guān)負(fù)荷開關(guān)做
好記號(hào)，嚴(yán)防直流系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)誤分開關(guān)；二是做好
設(shè)備故障處理預(yù)案，一旦出現(xiàn)主泵來回切換時(shí)，立
即切換閥水冷控制保護(hù)系統(tǒng)，將主泵的切換模式
由“自動(dòng)模式”撥到“手動(dòng)模式”。
3)隱患三 ATS雙路電源切換器故障。閥
水冷卻控制系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)控制中心(MCC)，為外
冷卻系統(tǒng)的冷卻塔和噴淋泵，提供兩路獨(dú)立電源，
通過ATS雙路電源切換器實(shí)現(xiàn)切換選擇，如圖3
所示。
若電源切換器處于中間位置或其它故障狀
態(tài)，將造成單極4組冷卻塔和8臺(tái)噴淋泵全部失
電。建議按照常規(guī)換流站換流變冷卻器兩路電源
自動(dòng)切換回路，采用電壓監(jiān)視繼電器、接觸器以及
視視電泵視
監(jiān)監(jiān)扇主監(jiān)
電源源電塔風(fēng)視、態(tài)狀
泵線卻監(jiān)行
主進(jìn)冷源運(yùn)
■
量
數(shù)
程爽，等：高壓直流輸電系統(tǒng)強(qiáng)迫停運(yùn)分析與運(yùn)維措施 529
圖3 電源切換器切換選擇不葸
電源切換回路等實(shí)現(xiàn)兩路電源自動(dòng)切換功能。
4)隱患四 380 V母線失電引發(fā)故障。單
極4組冷卻塔和8臺(tái)噴淋泵接在同1條380 V母
線上，由ATS雙路電源切換器提供電源，一旦
380 V 母線失電，將導(dǎo)致單極4組冷卻塔和8臺(tái)
噴淋泵全部失電。建議將2臺(tái)冷卻塔納為1組，
分別接到2路電源取自不同的母線上，確保1條
母線失電時(shí)，還有2臺(tái)冷卻塔在運(yùn)行。
5)隱患五 水冷系統(tǒng)其他故障。閥冷卻系
統(tǒng)的自動(dòng)排氣閥未配置漏水監(jiān)視裝置，已運(yùn)行2O
年，部分更換的國(guó)產(chǎn)排氣閥因墊圈老化和破損等
問題，存在設(shè)備隱患。若閥門出現(xiàn)故障持續(xù)漏水，
不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)會(huì)影響閥冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行。南橋
站曾經(jīng)發(fā)生2次自動(dòng)排氣閥溢水現(xiàn)象。建議加裝
排氣閥溢水報(bào)警裝置，便于運(yùn)行人員監(jiān)視。未加
裝前，有針對(duì)性地加強(qiáng)對(duì)閥廳設(shè)備的巡視。
2．3 站用電系統(tǒng)故障導(dǎo)致極閉鎖
葛南直流曾發(fā)生因水冷電源全丟引發(fā)的直流
強(qiáng)迫停運(yùn)故障。2010年站用電系統(tǒng)實(shí)施改造，
380 V 饋線屏更換為新設(shè)備，僅剩3號(hào)站用變開
關(guān)屏尚未更換。目前，站用電系統(tǒng)運(yùn)行良好，通過
深度排查隱患，發(fā)現(xiàn)存在以下隱患。
1)隱患一 2010年在站用電系統(tǒng)改造時(shí)安
裝了備自投裝置，主泵切換整定時(shí)間為100 ms，
備自投動(dòng)作整定時(shí)間為1．8 s，外冷水動(dòng)作時(shí)間為
3 S，至今備自投裝置未投入運(yùn)行。假如啟運(yùn)備自
投裝置，那么在發(fā)生故障時(shí)，站用電備自投保護(hù)躲
不過主泵的動(dòng)作時(shí)間，但可躲過電源切換器的動(dòng)
作時(shí)間。目前，備自投裝置未投運(yùn)，若運(yùn)行主泵母
線失電，水冷系統(tǒng)僅切換主泵，即有其他有電母線
上的主泵運(yùn)行。
2)隱患二極端工況下，僅有一路站用電帶
所有380 V負(fù)荷(2011年曾出現(xiàn)1號(hào)主變檢修，
南站700失電)，這時(shí)若有上級(jí)380 V開關(guān)跳閘，
則極易引起直流強(qiáng)迫停運(yùn)，應(yīng)將發(fā)電車接人
380 V母線，加強(qiáng)站用電的冗余度。
2．4 直流場(chǎng)設(shè)備故障導(dǎo)致極閉鎖
2．4．1 2次直流場(chǎng)設(shè)備故障分析
1)第1次故障 2007年2月8日，極1直流
線路避雷器外表面嚴(yán)重污閃，極母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)
作，極2緊急停運(yùn)，極2閉鎖。對(duì)直流場(chǎng)所有的設(shè)
備噴涂了防污閃復(fù)合涂料(PRTV)。
2)第2次故障 2008年1月1日，極l電
TV端子盒內(nèi)有凝露，極1直流低電壓保護(hù)動(dòng)作，
導(dǎo)致極1緊急停運(yùn)，極1閉鎖。在2008年大修期
間對(duì)站內(nèi)所有戶外TA和TV等接線盒加裝防雨
罩。在2Ol1年的直流檢修中，再次對(duì)直流TV、
TA端子盒進(jìn)行清掃，檢查密封情況和防雨罩，并
且更換干燥劑。
2．4．2 排查隱患及運(yùn)維措施
2010年南橋站直流場(chǎng)將直流TA 換為光
TA，更換中性線高壓低速開關(guān)、極母線、極線路避
雷器。在2011年直流設(shè)備檢修中，對(duì)直流場(chǎng)脫落
防污閃復(fù)合涂料的設(shè)備，重新噴涂PRTV。目前，
直流場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行良好，在霧天沒有出現(xiàn)放電現(xiàn)象，
通過深度排查隱患，發(fā)現(xiàn)存在以下隱患。
1)隱患一 2007年和2008年2次直流場(chǎng)設(shè)
備引起的直流緊急停運(yùn)ESOF，均受惡劣天氣影
響?！爸绷鞅芾灼魍獗砻嫖坶W引起的ESOF”當(dāng)時(shí)
為大霧天氣；“TV 端子盒內(nèi)有凝露引起的
ESOF”當(dāng)時(shí)為連續(xù)陰雨天氣。南橋站地處沿海
地區(qū)，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，臺(tái)風(fēng)、雷雨、冰雪天氣
均會(huì)影響直流系統(tǒng)運(yùn)行。
臺(tái)風(fēng)天氣，周邊變電站或站內(nèi)交流出線可能
引發(fā)事故跳閘，直流系統(tǒng)可能多次換相失敗。因
此，應(yīng)關(guān)好相關(guān)門窗和端子箱，嚴(yán)禁場(chǎng)地內(nèi)出現(xiàn)漂
浮物，檢查設(shè)備及建筑物的穩(wěn)定性，防止被臺(tái)風(fēng)吹
落。雷雨天氣，直流線路容易遭受雷擊造成出線
換相失敗，連續(xù)雷擊可能引起直流強(qiáng)迫停運(yùn)。由
于短時(shí)間降雨量大，應(yīng)及時(shí)開啟水泵排水或開啟
備用排水泵排水。雨雪冰災(zāi)天氣，直流線路可能
530 程爽，等：高壓直流輸電系統(tǒng)強(qiáng)迫停運(yùn)分析與運(yùn)維措施
結(jié)冰。為了吸取2007年冰災(zāi)天氣宜華直流線路
發(fā)生桿塔倒塌教訓(xùn)，在2011年直流檢修時(shí)，葛南
直流加入融冰模式程序，用來提高葛南直流穩(wěn)定
運(yùn)行水平。
2)隱患二 將極1的L2號(hào)平波電抗器，由
原來BBC公司生產(chǎn)的(型號(hào)為DLG1200／150)調(diào)
換為MWB(PKDG／500／1200／1500)產(chǎn)品，平波電
抗器重量增加約16 t，原來支持瓷瓶的裕度下降，
承重、抗臺(tái)、抗震能力可能不滿足要求。建議在下
次直流停役期間更換支持瓷瓶。
2．5 換流閥故障導(dǎo)致極閉鎖
2．5．1 2次換流閥故障分析
1)第1次故障 2006年8 月1日，極2閥塔
阻尼電阻被擊穿后大量噴水，導(dǎo)致極2緊急停運(yùn)。
2)第2次故障 2010年10月6日，“換流閥
陽極電抗器震動(dòng)引起ESOF”。換流閥陽極電抗
器震動(dòng)，導(dǎo)致水管松動(dòng)，水管滲漏導(dǎo)致冷卻水進(jìn)水
量變小，冷卻能力下降，造成水冷電阻持續(xù)升溫，
水管接頭處逐漸發(fā)熱燒熔，進(jìn)一步阻塞水管，最終
造成水管脫落，極1的A相閥塔漏水，導(dǎo)致極1
緊急停運(yùn)。
2。5．2 排查隱患及運(yùn)維措施
南橋站的換流閥，是由1989年原西門子公司
生產(chǎn)的Bst—T68s346s24型和2010年南車時(shí)代公
司生產(chǎn)的KPB1200—65型組成，其中西門子的晶
閘管運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，每年大修均對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，運(yùn)
行情況良好。
換流閥第1次故障后，及時(shí)更換了極2 c相閥
塔2LV20可控硅閥并聯(lián)阻尼電阻及損壞的TE板。
換流閥第2次故障后，及時(shí)更換了損壞的可
控硅、燒壞的光纖，并且檢查了所有的水管接頭。
值得注意的是在停電檢修進(jìn)行水回路檢查時(shí)，應(yīng)
該特別關(guān)注電抗器震動(dòng)引起的水接頭松動(dòng)、水管
磨損等情況，防止再次發(fā)生此類事故。對(duì)于閥廳
設(shè)備要定期測(cè)溫，抄錄避雷器動(dòng)作次數(shù)。
2．6 濾波器故障導(dǎo)致極閉鎖
2．6．1 2次濾波器故障分析
1)第1次故障 2003年4月1 t51，直流濾波
器BD22電容器不平衡保護(hù)動(dòng)作，極2快速停運(yùn)，
極2閉鎖。
2)第2次故障 2004年10月25日，BD12直
流濾波器電容器不平衡保護(hù)1、2、3段動(dòng)作，極1快
速停運(yùn)，極1閉鎖(極2過負(fù)荷運(yùn)行至839 MW)。
2．6．2 排查隱患及運(yùn)維措施
2次濾波器故障引起的單極直流快速停運(yùn)，
均為“單組直流濾波器電容器故障，電容器不平衡
保護(hù)動(dòng)作，單極FASOF”。直流濾波器發(fā)生故障
后，及時(shí)更換了故障電容器。2005年控制保護(hù)改
造后，目前單組直流濾波器保動(dòng)作護(hù)出口結(jié)果為
切除該組直流濾波器，當(dāng)單極雙站少于3組直流
濾波器運(yùn)行時(shí)，該極才會(huì)強(qiáng)迫停運(yùn)。2010年更換
過DA32整組交流濾波器以及DB22直流濾波器
電容器組；2005年至2011年期間，也更換過個(gè)別
交直流濾波器組件(電抗器、電容器等)。
交流濾波器因故障切除時(shí)，雖然不會(huì)引起直
流強(qiáng)迫停運(yùn)，但可能因無功不足而降低直流輸送
功率，降低直流穩(wěn)定性。夏季濾波器的電容器容
易漏油，升功率投入交流濾波器時(shí)，因沖擊容易引
起電容器和電抗器起火，運(yùn)行人員在投入交流濾
波器時(shí)應(yīng)及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫，及時(shí)排除隱患。更換
交流濾波器電容之后，在試投運(yùn)前應(yīng)先清除上次
補(bǔ)償?shù)挠洃?，再試投濾波器，然后再對(duì)固有不平衡
電流進(jìn)行補(bǔ)償。同時(shí)準(zhǔn)備好充足的備品備件，以
便發(fā)生故障時(shí)及時(shí)更換。
2．7 變壓器故障導(dǎo)致極閉鎖
2008年12月21日，極2換流變C相閥側(cè)，
編號(hào)為2．1的套管發(fā)生故障。引起相關(guān)換流變保
護(hù)動(dòng)作，極2緊急停運(yùn)，極2閉鎖。更換故障相
2．1套管后正常。
2．8 監(jiān)控系統(tǒng)故障導(dǎo)致極閉鎖
2005年葛南控制保護(hù)改造后，曾經(jīng)發(fā)生過7
次主機(jī)故障和3次板卡故障。例如：2006年6月
26 Et，監(jiān)控系統(tǒng)PCI板卡與PCI插槽因接觸不
良，導(dǎo)致主CPU 與PCI板卡之間數(shù)據(jù)通信發(fā)生
錯(cuò)誤，極2緊急停用運(yùn)，極2閉鎖。在緊固主機(jī)背
后的電纜后，系統(tǒng)運(yùn)行恢復(fù)正常，并增加了對(duì)主
CPU 與PCI板卡數(shù)據(jù)通信的軟件校驗(yàn)。
值得注意的是Mach2系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)及PCI
板卡依賴度較高，單一板卡故障或連接線(CAN
或TDM)松動(dòng)，都會(huì)導(dǎo)致單系統(tǒng)運(yùn)行。因此，運(yùn)
行檢修人員進(jìn)入直流控制保護(hù)區(qū)域應(yīng)該換上鞋
套，減小灰塵。每次停電檢修，及時(shí)清灰并對(duì)風(fēng)
扇、電源等器件進(jìn)行檢查。
2．9 換流變故障導(dǎo)致極閉鎖
2．9．1 換流變故障分析
2008年發(fā)生的因“換流變套管故障”引起的
(下轉(zhuǎn)第534頁)
534 馬驥峰，等：下瓷套油紙電容式套管故障分析及防范措施
看，套管發(fā)生故障的原因是長(zhǎng)期運(yùn)行中產(chǎn)生的衍
生物、分解物、溶解物等引起介質(zhì)劣化，造成場(chǎng)強(qiáng)
畸變，導(dǎo)致套管發(fā)生故障。
在高壓直流套管的油紙絕緣系統(tǒng)中，交流系
統(tǒng)電場(chǎng)為電容性特性，直流系統(tǒng)電場(chǎng)為電阻性特
性。因此，在交流電壓作用下，等位線和最大的電
場(chǎng)強(qiáng)度均出現(xiàn)在電容率較低的油隙中，而在直流
電壓作用下，等位線和最大電場(chǎng)強(qiáng)度主要出現(xiàn)在
電阻率高的絕緣紙中。在直流換流中，由于容性
電場(chǎng)和阻性電場(chǎng)疊加后使得絕緣紙板中的合成電
場(chǎng)降低，油隙中的合成電場(chǎng)增加。絕緣紙中的電
場(chǎng)強(qiáng)度較直流時(shí)的相對(duì)值小，而油隙中的合成電
場(chǎng)較直流時(shí)與交流情況下的電場(chǎng)強(qiáng)度大。因此，
此下瓷套油紙電容式套管油介質(zhì)中，在交直流合
成電場(chǎng)中承受電場(chǎng)強(qiáng)度高，為了防止此類故障的
發(fā)生，應(yīng)考慮采用其他絕緣介質(zhì)結(jié)構(gòu)的套管來替
代此套管絕緣方式。
2．2 防范措施
為了防止同類套管再次發(fā)生類似故障，采取
3種防范措施：一是采取局放超聲波監(jiān)測(cè)等輔助
手段進(jìn)行監(jiān)測(cè)；二是結(jié)合停電檢修，對(duì)套管取油樣
進(jìn)行分析；三是停電檢修時(shí)增加套管末屏的介損
測(cè)量。
3 結(jié)語
2012年1月31日南橋站極i換流變A 相
2．1號(hào)套管發(fā)生故障，主要原因是套管的油中瓷套
結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周，此結(jié)構(gòu)瓷套沿面電場(chǎng)強(qiáng)
度高，一旦介質(zhì)劣化、衰變后容易發(fā)生故障。建議
對(duì)該類套管進(jìn)行改進(jìn)，取消油中瓷套，減少介質(zhì)界
面，這樣可以簡(jiǎn)化絕緣結(jié)構(gòu)，提高套管可靠性。鑒
于該類型油紙直流套管存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷，建議
更換為目前使用量大、運(yùn)行良好的油紙SF 氣體
套管或者膠紙SF。氣體套管。
收稿日期：2012一Ii-06
作者簡(jiǎn)介：馬驥峰(I984一)，男，助理工程師，本科，從事直
流換流站運(yùn)行工作。
(編輯：杜建軍)
(上接第530頁)
直流強(qiáng)迫停運(yùn)，極2的C相換流變2．1套管漏油，
引起的換流變Y橋差動(dòng)保護(hù)、換流變比率差動(dòng)保
護(hù)、C相換流變本體重瓦斯1、2套保護(hù)均動(dòng)作，其
油色譜分析數(shù)據(jù)均超標(biāo)。極2的C相換流變?yōu)?
EFPH 8454，于1999年出廠，2005年5月投產(chǎn)。
5臺(tái)換流變運(yùn)行以及1臺(tái)備用換流變，均為I989
年投運(yùn)的TU EFPH 8454。
2．9．2 排查隱患及運(yùn)維措施
換流變本體重瓦斯保護(hù)及有載分接頭油流保
護(hù)僅有2個(gè)跳閘接點(diǎn)，任意接點(diǎn)或信號(hào)回路故障
均會(huì)導(dǎo)致非電氣保護(hù)誤動(dòng)。建議將本體瓦斯繼電
器和有載分接開關(guān)油流繼電器，更換為三幅獨(dú)立
的跳閘接點(diǎn)，采取三取二出口模式。
在每天的運(yùn)行中，換流變會(huì)多次調(diào)解分接頭，
運(yùn)行人員可能遇到“分接開關(guān)三相不一致”“分接
開關(guān)不同步”、“分接開關(guān)越限”告警情況。若是在
功率升降過程中，則應(yīng)先向調(diào)度申請(qǐng)停止功率升
降，再到現(xiàn)場(chǎng)檢查分接開關(guān)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是否正常，
是否有電機(jī)電源小開關(guān)跳開，然后再按照換流變
分接頭檔位不一致的預(yù)案處理。
南橋站換流變服役時(shí)間較長(zhǎng)，平時(shí)應(yīng)定期測(cè)
溫及做油色譜分析，對(duì)備用換流變也應(yīng)定期檢查，
并且準(zhǔn)備好換流變的備品備件，以便發(fā)生故障時(shí)
及時(shí)更換。
3 結(jié)語
對(duì)系統(tǒng)直流強(qiáng)迫停運(yùn)進(jìn)行了分析，并對(duì)直流
系統(tǒng)各類設(shè)備的運(yùn)行隱患及運(yùn)維注意事項(xiàng)進(jìn)行了
經(jīng)驗(yàn)交流，提供高壓直流換流站的運(yùn)行人員、檢修
人員以及管理人員參考。
收稿日期：2012—09—18
作者簡(jiǎn)介：程 爽(1983一)，男，助理工程師，本科，從事變
電運(yùn)行工作。
(編輯：杜建軍)
第6期廣告目次
威圖電子機(jī)械技術(shù)(上海)有限公司·
許繼柔性輸電系統(tǒng)公司? ? ? ? ? ·
上海外高橋第三發(fā)電有限責(zé)任公司
上海電力修造總廠有限公司???·
上海ABB變壓器有限公司? ? ? ·
上海南華蘭陵電氣有限公司? ? ? ·
德維斯國(guó)際展覽(北京)有限公司?·
(封2)
(封3)
(封底)
(扉1)
(扉2)
(扉3)
(扉4)

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