高压直流输电系统逆变站最后断路器跳闸装置配置原则

高压直流输电系统逆变站最后断路器跳闸装置是非常重要的换流站直流系统控制设备,主要防止直流系统运行时逆变站交流负荷突然全部断开造成换流站交流侧及其它部分过电压,导致交、直流设备绝缘损坏。文章结合我国第一个全面国产化高压直流工程——灵宝背靠背直流联网工程,分析了最后断路器跳闸装置配置原则,结合工程系统调试实际对该控制功能进行了优化和完善,并总结了最后断路器跳闸装置设计原则和调试经验,这些经验同样适用于其它高压直流输电系统,有助于提高我国高压直流输电工程的设计、调试和运行水平。     

渝鄂直流背靠背联网工程最后断路器跳闸功能配置

柔性直流输电系统逆变站切除全部交流线路,甩负荷运行,会导致逆变站直流侧及其他部分电压异常升高,危及一次设备安全,因此,在逆变站中配置最后断路器跳闸功能非常必要。结合渝鄂直流背靠背联网工程,提出针对柔性直流输电系统的最后断路器跳闸功能配置方案,并基于RT-LAB实时仿真平台,接入实际控制保护系统和运行人员控制层监控系统,对所提配置方案进行验证。试验结果表明,配置最后断路器跳闸功能后,可保证在交流断路器跳开前或直流电压上升到保护定值前,柔性直流控制系统下发换流器闭锁命令,避免直流侧及交流侧严重过压。     

云广直流逆变侧直流电压测量偏低时直流系统响应特性仿真研究

针对近期云广直流多次出现因逆变侧直流电压测量值偏低导致直流系统电压异常升高的问题,结合控制策略对电压异常升高的原因进行了详细分析,并通过大量RTDS仿真试验,研究了不同故障程度、功率水平和运行方式下发生逆变侧直流电压测量偏低故障时直流系统的过电压水平和控制保护响应特性。仿真结果表明,不同的故障程度、功率水平和运行方式下直流系统表现出不同的控制保护响应特性;逆变侧直流电压测量偏低会造成直流系统过电压;大功率模式可缓解直流过电压水平;而降压运行相比全压运行工况下电压控制功能较不稳定,在故障程度较大时有系统失稳和崩溃的风险。最后,从现场运维的角度,对逆变侧直流电压测量偏低可能导致直流过电压或闭锁的风险进行评估,提出运维建议,为现场运行人员提供参考。     

特高压直流与常规直流工程最后断路器保护浅析

为防止逆变站交流系统甩负荷后引起的严重过电压,通常会在逆变站安装最后断路器保护。在±800 kV向家坝-上海直流工程中,ABB公司采用了不同于常规直流的最后断路器保护设计理念。从保护信号采集、保护逻辑、存在隐患等方面,阐述了特高压直流和常规直流中的最后断路器保护,并进行了对比分析。指出了常规直流最后断路器保护在设计上的局限性以及特高压直流最后断路器保护在运行中可能存在的问题,并提出了改进意见。该研究有助于提高现有直流工程的运行可靠性,并对将要投产的特高压直流工程的运行维护工作有一定指导意义。     

永仁-富宁直流工程三种功率输送方式自动转换顺序控制及影响分析

在直流输电领域,逆变站可以将直流功率直接输送到不同的异步电网,目前的直流控制保护功能无法满足这种新的功率输送模式。针对不同的功率输送模式,控制系统必须具备自动判别和顺序控制功能,并选择正确的无功控制等逻辑,这对直流系统的稳定运行至关重要。为此,基于直流系统的运行工况和逆变站交流场开关配置,系统分析了不同功率输送模式间自动转换的原理、过程和联锁条件,研究了在直流解锁工况下进行在线转换时对无功控制、最后断路器/线路保护、交流母线过电压保护的影响。研发的技术、设计的直流控制保护逻辑对今后的类似工程具有参考价值。     

永仁-富宁直流工程三种功率输送方式自动转换顺序 控制及影响分析

在直流输电领域,逆变站可以将直流功率直接输送到不同的异步电网,目前的直流控制保护功能无法满足这种新的功率输送模式。针对不同的功率输送模式,控制系统必须具备自动判别和顺序控制功能,并选择正确的无功控制等逻辑,这对直流系统的稳定运行至关重要。为此,基于直流系统的运行工况和逆变站交流场开关配置,系统分析了不同功率输送模式间自动转换的原理、过程和联锁条件,研究了在直流解锁工况下进行在线转换时对无功控制、最后断路器/线路保护、交流母线过电压保护的影响。研发的技术、设计的直流控制保护逻辑对今后的类似工程具有参考价值。     

云广特高压直流线路孤岛运行方式过电压保护方案

云广直流孤岛运行方式下发生直流双极闭锁时将在送端换流站交流系统产生幅值很高的过电压,孤岛运行过电压水平控制是决定能否孤岛运动的关键闪素。基于此,利用EMTDC计算了不同运行方式下楚雄换流站交流侧的过电压水平、避雷器工况、交流滤波器断路器断口暂态恢复电压及容性开断电流等,并根据过电压计算结果对A型避雷器、交流滤波器断路器等电气设备和安稳控制保护系统提出了相关要求,设计了过电压保护实施方案。仿真计算结果表明,该实施方案可行、有效,可确保孤岛运行方式下系统和设备安全。     

基于电压–能量反比特性的避雷器型最后断路器保护优化策略研究

最后断路器保护主要用于防止逆变站交流系统甩负荷所引起的严重过电压对系统设备造成的不良影响。除了常规型的最后断路器保护,特高压换流站还配置有避雷器型最后断路器保护作为后备保护。但是,此类保护还存在对过电压水平无法实现动作速度的适应性的问题。针对现有基于固有电压量积分方法存在的缺陷,提出了基于电压实时测量量的避雷器型最后断路器保护改进方法,并提出了基于电压–能量反比特性的避雷器型最后断路器保护动作门槛值的动态整定策略。该文参照向家坝—上海特高压直流输电系统实际参数搭建仿真模型,并通过仿真算例验证了该文方法在保证动作可靠性的前提下,可以进一步缩短系统设备承受高倍过电压的时间,更好地保护主设备。     

交直流混联电网过电压保护应用分析

在交直流混联电网中,由于交流侧断路器跳闸或直流侧换流器闭锁造成的甩负荷经常会引起严重的工频过电压.目前,直流系统及交流电网均配置有过电压保护,但在实际应用中往往缺乏相互协调和配合,从而可能导致不正确动作.文中通过一起过电压保护误动事故的分析,指出交直流混联电网两侧过电压保护定值应满足选择性要求,并提出了整定配合原则.该...     

直流输电系统紧急停运方式对系统过电压的影响

基于云广±800kv特高压直流输电工程的参数,研究了直流输电系统在最高电位换流变阀侧对地故障、逆变站闭锁而旁通对未解锁、逆变站交流电源丢失等三种故障工况下紧急停运方式对系统暂态过电压的影响,紧急停运方式包括移相、投旁通对闭锁和直接闭锁。分析结果表明,对于整流站换流变阀侧以及直流线路故障而言,采取故障后移相方式与直接闭锁相比可以更好地降低阀上的过电压;对于逆变站意外闭锁类型的故障,整流站5ms内移相的紧急停机策略可以显著降低逆变站极线上的过电压水平;逆变侧交流系统严重故障时,逆变站10ms内投旁通对的紧急停机策略可以最大限度降低高端换流变压器阀侧过电压水平。     

±800 kV云广工程逆变站阀组最后断路器保护逻辑改进分析

±800 kV云广特高压直流输电工程单极采用双阀组串联设计,每个阀组均配置最后断路器保护.文中分析了云广特高压工程逆变站阀组最后断路器保护跳闸的原理,指出阀组最后断路器保护跳闸逻辑存在威胁系统安全的风险.针对该风险提出跳闸逻辑的改进方案,并在现场得到应用,对高压直流输电系统设计、电网安全稳定运行具有重要的参考意义.     

天生桥—广州直流工程控制保护系统改造后的过电压分析

基于改造后的天生桥—广州±500 kV高压直流输电工程,计算分析了在换流变Y/Y线圈阀侧单相接地、交流相间操作冲击、逆变侧失交流电源和逆变侧闭锁而旁通对未解锁4种典型故障工况下的系统过电压,确保在改造后的控制保护系统下,系统各点过电压及避雷器能耗限制在合理范围内,各电气设备能安全运行。分析结果表明:换流变Y/Y线圈阀侧单相接地故障将在中性母线上产生较高过电压,中性母线避雷器能耗较大;交流相间操作冲击会在阀两端产生较大过电压,阀避雷器动作;逆变侧失交流电源会在逆变站交流母线产生较高过电压,交流母线避雷器动作。逆变侧闭锁而旁通对未解锁会在逆变侧直流极线产生很高的过电压,直流极线避雷器能耗较大。上述4种故障工况下,各避雷器能耗均未超过设计通流容量,避雷器能安全稳定运行。     

±500 kV直流输电系统双极运行时的内部过电压研究

基于原银川东-华北电网±500 kV直流输电工程的具体参数,利用电磁暂态计算软件EMTDC/PSCAD,对直流系统双极大地回路运行方式的情况进行内部过电压研究.研究结果表明,在某些故障形式下,直流输电系统内部整流侧和逆变侧各设备受到不同程度的过电压冲击,尤其是因接地极的绝缘水平较低引起了较严重的过电压现象.因此提出在直流线路采取适当的防护措施,使其尽可能降低过电压冲击对绝缘的危害.     

应对特高压特殊运行工况的最后断路器保护改进策略

特高压直流逆变站高端换流变压器因故障或检修退出运行后,现有基于能耗积分的避雷器型最后断路器保护将无法正常动作。针对这一缺陷,结合对避雷器型最后断路器保护机理的详细分析,提出了2种改进的避雷器型最后断路器保护策略。采用±800 kV云广特高压直流工程实际参数,基于PSCAD,EMTDC平台搭建了包含多回交流出线的特高压直流输电系统仿真模型。基于此,对比分析了现有避雷器型最后断路器保护以及本文所提出方法的动作性能,验证了本文方法可以在特高压特殊运行工况下正确动作。     

±500kV直流输电系统双极运行时的内部过电压研究

基于原银川东-华北电网±500kV直流输电工程的具体参数,利用电磁暂态计算软件EMTDC/PSCAD。对直流系统双极大地回路运行方式的情况进行内部过电压研究。研究结果表明,在某些故障形式下,直流输电系统内部整流侧和逆变侧各设备受到不同程度的过电压冲击,尤其是因接地极的绝缘水平较低引起了较严重的过电压现象。因此提出在直流线路采取适当的防护措施,使其尽可能降低过电压冲击对绝缘的危害。     

含直流断路器的柔直配电网过电压与绝缘配合

随着分布式能源的不断应用与普及,直流配电必将成为未来配用电系统的主流形式。作为一种新型的配电系统,柔直配电的过电压与绝缘配合亟须进一步研究和完善,中压直流断路器的加入也导致了系统的操作过电压暂态特性发生了根本变化,须对含直流断路器的柔直配电网操作过电压分布特性及绝缘配合展开分析。首先,构建了±10 kV环网型柔直配电网的电磁暂态仿真模型,设计了基于含直流断路器的保护动作方案;其次,基于保护动作方案,对±10 kV环网型柔性直流配电系统进行操作过电压的仿真分析,得到其幅值的水平空间分布特性和关键位置最大过电压的决定性工况,并提出±10 kV环网型柔性直流配电系统的绝缘配合方案;最后,对直流断路器动作影响下直流电缆护套的暂态感应过电压展开仿真分析。研究表明,直流断路器的加入提高了直流配电网的可靠性和灵活性,避雷器和电缆金属护层保护器的布置方案也得到进一步的优化,对环网型柔直配电网的绝缘配合方案设计有较大意义。     

±800kV重庆特高压直流换流站操作过电压机理及仿真

特高压直流换流站的过电压水平直接关系到换流站设备的绝缘配合和系统安全可靠运行。哈密北—重庆±800 kV特高压直流输电工程比我国已有的向上、云广和锦屏—苏南特高压直流工程的输送容量更大、送电距离更远,换流站的设备也有所不同,换流站的过电压水平将更加严重。为此,针对哈密北—重庆±800 kV特高压直流输电工程,详细分析特高压换流站交流场、阀厅和直流场的操作过电压机理,得到了重庆换流站各避雷器的决定性故障工况,并仿真计算了典型故障工况下换流站关键设备的过电压水平。计算结果表明:换流站交流母线的最大过电压达762 kV,换流阀两端承受的最大过电压为369 kV,直流极线平波电抗器线路侧和阀侧的最大过电压分别为1 298 kV和1 294 kV,中性母线平抗阀侧的最大过电压为439 kV;逆变侧重庆换流站始终接地,避雷器EL和EM不会承受严重的操作过电压冲击。计算结果可为换流站设备的绝缘配合及相关设备的选型、设计和试验等提供重要技术依据。     

云广直流孤岛系统逆变侧交流故障仿真研究

云广特高压直流孤岛运行时,送端电网短路比和有效惯性常数显著低于联网方式,承受扰动能力较弱。如果逆变侧交流系统发生接地故障导致逆变站换相失败,直流电压和直流功率将大幅降低,引起送端孤岛系统过电压和频率升高。利用PSCAD/EMTDC电磁仿真软件,针对云广直流孤岛系统两种典型运行方式,研究了逆变侧交流系统故障对送端孤岛系统的影响。仿真结果表明:逆变侧交流系统故障引起的直流换相失败持续时间越长,整流侧交流系统短路比和有效惯性常数越小,送端孤岛系统受故障影响越严重;云广直流在两种典型孤岛运行方式下,逆变侧交流系统发生故障时,送端孤岛系统都能保持暂态稳定。     

天广直流广州换流站换相失败机理探讨

在直流输电工程实际运行过程中,逆变站的换相失败多由交流系统故障造成,但站内小组交流滤波器的投入也有可能导致换相失败的发生。笔者对2012年至2013年期间天广直流逆变侧换相失败的实例进行分类整理,对广州换流站发生的换相失败事件故障录波进行系统化的分析,查明导致换相失败的原因是逆变站小组交流滤波器投入时机不当。通过对广州换流站滤波器断路器进行动作分散性测试,发现液压动作机构断路器与选相分合闸装置配合不当是导致滤波器投入时刻不当的原因。利用贵广II回直流RTDS模型进行对比仿真试验,发现滤波器投入时刻不当会否造成换相失败与直流输电系统受端交流网络的强弱程度有关。最后,在总结分析逆变站的换相失败机理的基础上,提出改进措施和进一步研究的建议。     

灵州换流站交流滤波器跳闸导致直流功率回降原因分析

交流滤波器、断路器及控制保护设备作为换流站的主要设备,其运行状态直接影响到直流系统的安全运行,为了提高交流滤波器、断路器的可靠性,文章对某换流站交流滤波器、断路器的故障原因进行了分析。通过对断路器气体成分分析、故障波形分析、常规试验数据分析和解体检查等方法,判断断路器内部绝缘筒、合闸电阻存在质量缺陷,伴随着系统运行中交流滤波器频繁投切使断路器主断口绝缘水平不断下降产生闪络放电故障,又由于BP11/13交流滤波器电容器塔支柱绝缘子存在设计缺陷,断路器故障同时产生过电压造成多组BP11/13交流滤波器跳闸,造成绝对最小滤波器不满足导致直流功率回降。最后,针对故障原因提出对应的处理措施,消除了直流系统运行中的隐患。