溪洛渡直流工程中性母线避雷器故障案例分析

高压直流中性母线避雷器作为直流场过电压保护的关键设备,在各项高压直流输电工程中时有故障发生。结合中国南方电网公司溪洛渡直流输电工程的2次避雷器故障案例,分析故障发生的原因并提出相应的防范措施,有助于运维人员从运行、管理等方面深入了解高压直流中性母线避雷器,避免类似故障的再次发生。     

信息服务

全球最大特高压直流输电工程投运目前世界上输送容量最大、送电距离最远、电压等级最高的直流输电工程四川锦屏—江苏苏南±800kV特高压直流工程于2012年12月12日正式投入商业运行。锦苏工程是国家电网公司继特高压交流和直流示范工程成功之后,建成投运的第三个特高压输电工程,代表了当前世界直流输电技术的最高水平。锦苏工程承担着雅砻江流域官地、锦屏的一、二级水电厂和四川丰水期富余水电的送出任务。工程途经四川、云南、重庆、湖南、湖北、浙江、安徽、江苏八省市,线路全长2059km,额定电压     

±800kV特高压直流工程直流滤波器设计研究

直流滤波器是特高压直流输电工程直流场重要成套设备之一,笔者在总结前期特高压直流输电工程系统研究结论的基础上,研究分析了+800 kV特高压直流输电工程直流滤波器设计需要考虑的关键问题,包括滤波器形式,直流侧谐振,要考虑的典型故障;介绍了用于计算直流滤波器典型故障的模型和方法。以云广+800 kV特高压直流输电工程为例,对直流侧谐振进行了校核,对直流滤波器设备暂态定值进行了计算。研究结果表明,云广±800 kV特高压直流输电工程直流滤波器设计是合理的,可满足直流系统安全可靠运行要求。     

±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。     

锦苏特高压直流输电工程系统试验研究和实践

概述了锦屏—苏南(简称锦苏)±800 kV特高压直流输电工程系统试验结果。针对特高压直流主回路46种接线方式进行了研究,确定了系统试验方案分为单换流器、单极、双极和融冰接线方式4部分内容,编制了系统试验方案;针对锦苏送端锦屏侧孤岛运行方式进行了研究,解决了孤岛方式试验过程中发生的频率振荡问题,完成了孤岛运行方式系统试验;对融冰接线方式系统试验进行了研究,解决了系统试验中融冰方式的技术问题,确定了融冰接线方式系统试验项目,顺利完成了融冰接线方式系统试验;对系统试验过程中发现的主要技术问题进行了分析,内容包括:苏州站极I控单元跳闸试验,造成锦屏站中性母线避雷器损坏问题的分析;锦屏站极II高端换流器跳闸闭锁后,低端换流发生跳闸问题分析;锦屏站交流滤波器频繁投切问题分析;苏州站5 612滤波器断路器C相损坏事件分析等。这些问题的解决保证了锦苏特高压直流输电工程系统调试的顺利进行和按期投入运行。     

特高压直流单极大地回线运行方式下分流分析及其对策

通过对向家坝—上海±800 kV特高压直流输电工程单极大地回线运行时出现分流现象的分析,得出分流的原因如下:极热备用或极闭锁时因控制逻辑合上旁路开关,导致运行极中性母线与停运极设备形成电流通路.探讨了分流的影响,提出通过运行操作、更改顺序控制或设计分流保护消除分流的措施,有利于提高特高压直流的可靠性.分析结果可为特高压直流工程设计、运行维护提供参考.     

特高压直流输电系统换流站故障过电压研究

±800 kV特高压直流输电系统换流站内电容性和电感性组件较多,在发生短路故障时容易引起过电压现象。研究各种操作和故障情况下过电压的特性,保证系统的安全稳定运行非常重要。利用PSCAD仿真软件建立了±800 kV云南—广东特高压直流输电工程的模型,在换流站内选取了换流阀阀顶对中性母线短路故障和换流变压器阀侧单相接地两种典型故障工况进行了研究。结果表明阀顶对中性母线故障时非故障极线路过电压水平较高,在上组四个换流变压器阀侧绕组中高压端Y/Y绕组端子处单相接地时的过电压水平最高。     

直流保护策略对特高压换流站过电压与绝缘配合影响的仿真分析

特高压直流换流站作为特高压直流输电工程的枢纽,其绝缘配合方案对工程的技术经济性能影响较大。为研究特高压直流换流站绝缘配合研究中出现的直流系统保护策略对换流站过电压与避雷器配置的影响,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序建立了糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程的直流暂态过电压仿真模型,仿真分析了高端换流变YY阀侧接地和接地极线或金属回线接地故障下直流保护策略对直流暂态过电压和避雷器应力的影响。研究结果表明,直流系统保护策略对换流站绝缘配合有较大影响,糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程换流站中性母线避雷器配置方式或直流保护策略需要在云南至广东±800kV特高压直流输电工程基础上进行改进。工程中若不能减小换流器直流差动保护和中性母线过电压保护的延迟时间,则建议增加中性母线避雷器E1H和E2H的并联台数以满足设计要求。     

特高压直流输电系统物理动态仿真

为了满足±800 kV特高压直流输电控制保护设备测试及技术研究的需要,南瑞继保公司基于向家坝—上海 ±800 kV特高压直流输电系统电气参数搭建了特高压直流输电系统物理动态模拟仿真模型。该动态模拟系统不仅能够模拟特高压直流输电正常情况下的各种运行工况,还可以模拟换流变压器、换流阀、交直流滤波器、直流线路、交流系统等设备的故障。文中所述的闭环特高压直流输电仿真系统已成功应用于向上±800 kV特高压直流输电工程控制保护设备的出厂测试及国内特高压直流输电工程相关的多项关键科研项目,为特高压直流输电系统的建设和运行提供了有力的技术支持。     

特高压交直流耦合电网主变充电对特高压直流运行影响研究

随着特高压交直流工程大规模建设和交直流耦合程度的加深,多直流馈入受端电网主变充电对直流输电及受端电网运行具有一定影响。根据规划2017年淮沪特高压交流南半环重要枢纽苏州站将投运,为了研究特高压交流苏州站启动调试期间充电对锦苏直流运行的影响,在RTDS中搭建了锦苏直流和淮沪特高压交流及周边等值交流电网,采用与锦苏直流输电工程在控制保护功能和故障下的暂态响应等方面特性一致的特高压直流控保真型装置与RTDS构成闭环仿真平台,对锦苏直流近区空充主变以及特高压交流主变后锦苏直流运行情况进行了仿真分析。结果表明,锦苏直流近区主变充电会导致锦苏直流周期性换相失败并闭锁,但是苏州特高压交流主变空充对特高压直流运行无明显影响,所得结论对淮沪特高压交流工程启动调试具有重要参考意义。     

锦苏特高压直流工程阀控VBE-RDY置零故障分析

对锦屏-苏州（简称锦苏）±800 kV特高压直流输电工程锦屏换流站基于SIEMENS技术的换流阀控制和监控功能进行分析,对阀基电子设备（valve base electronics,VBE）与换流器控制和保护（converter control and protection,CCP）之间的信号关系进行论述。对在锦苏工程系统调试过程中,锦屏换流站极II高端换流器模拟极母线差动保护跳闸闭锁后,发生的VBE就绪信号（VBE READY,VBE-RDY）置零,导致VBE退出运行故障的原因,以及换流阀投入旁通对及VBE-RDY置零的机理进行了详尽的研究;对在极I低端换流器系统调试过程中,锦屏站VBE盘柜110 V直流电源丢失造成VBE跳闸闭锁换流器故障进行分析研究。同时对上述问题提出了解决办法,并将在后续在建的特高压直流工程中付诸实施。     

特高压直流输电系统中直流转换开关的电流转换分析与仿真

以±800kV 200MW锦屏一苏南特高压直流输电工程为背景,对直流转换开关系统中不同转换开关的工况进行分析和仿真计算。阐释了金属回线转换开关和大地回线转换开关在特高压直流输电系统运行方式转换中发挥的作用;分析了中性母线开关和中性母线接地开关在特高压直流输电系统应对故障时发挥的作用。以金属回线转换开关为例,着重分析了直流转换开关电流转换的过程,以及恢复电压水平对转换过程的影响。采用PSCAD／EMTDC仿真计算软件,对各直流转换开关承受的电气参数进行了仿真计算研究,给出了分断电流、恢复电压水平、能量吸收值等相关参数作为特高压直流转换开关系统的设计依据。     

行走锦苏

在中国共产党第十八次全国代表大会闭幕后十天,11月底,锦屏一苏南±800千伏特高压直流输电工程（简称锦苏工程）成功完成系统调试,即将全面投入运行。     

特高压直流输电工程中性母线开关故障处理策略优化

特高压直流输电工程采用双极共用接地极设计,一个极故障闭锁后需通过极隔离操作实现故障极与运行极的隔离。极隔离操作过程中,如果极中性母线开关发生故障无法分开导致极隔离中断,需配置极中性母线开关故障处理策略继续完成极隔离。根据不同直流故障时对应的工况,分析了中性母线开关故障处理策略存在的不足,基于故障特性优化了故障处理策略,最后通过RTDS仿真试验验证了策略优化的有效性。     

静止无功补偿器改善特高压直流运行性能仿真研究

云南-广东±800 kV特高压直流输电系统送端孤岛运行方式下,由于送端系统较弱,直流系统投切交流滤波器或电容器将会在换流母线上产生较大的电压波动,影响直流系统运行.利用实时数字仿真器(RTDS)和南瑞继保公司开发的直流控制保护系统建立了云南-广东±800 kV特高压直流输电系统闭环实时数字仿真系统,在此基础上对特高压直流输电工程中应用静止无功补偿器(SVC)抑制换流母线电压波动问题进行了详细的研究.仿真结果表明,利用SVC能够很好地抑制投切交流滤波器或电容器引起的换流母线电压波动,改善特高压直流输电系统运行性能,为解决国内特高压直流工程中类似问题提供了参考.     

电容型隔直装置对电网设备及线路保护的影响分析

特高压直流输电单极运行时会造成换流站附近的变压器产生直流偏磁,对变压器的正常运行造成很大影响。结合四川溪洛渡—浙江金华±800 k V特高压直流输电工程,分析了溪浙特高压直流输电系统单极运行时产生的直流偏磁对浙江电网的影响,并对变压器中性点加装电容型直流偏磁抑制装置后对浙江电网、设备以及线路保护的影响进行了研究。     

锦屏—苏南特高压直流投运后电网的稳定特性及协调控制策略

基于特高压混联电网丰大方式,从多个角度分析了锦屏—苏南800 kV特高压直流投运对电网稳定性的影响。针对锦苏直流闭锁故障,研究了基于直流紧急功率支援的协调控制策略,可减少切机、切负荷措施量。提出了后备安控措施以避免协调控制措施失效导致第三道防线动作。比较选择安控切机方案时,考虑了直流故障后送端母线稳态电压升高因素。通过研究直流故障后受端近区机组励磁电流及相关机组保护情况,探索了机组涉网保护对系统稳定的影响。分析表明,锦苏特高压直流投运后需制订送受端协调控制策略。     

锦屏—苏南±800kV特高压直流工程晶闸管换流阀

换流阀是特高压直流输电工程中主要关键设备,其设计的可靠性直接影响直流系统的安全可靠运行。文中介绍了锦屏—苏南±800 kV特高压直流工程晶闸管换流阀主要技术参数。主要从电压应力、电流应力、水冷系统、晶闸管参数4个方面和先前投运的向家坝—上海±800 kV特高压直流工程晶闸管换流阀进行了对比分析。验证了锦屏—苏南特高压直流工程晶闸管换流阀整体性能比向家坝—上海±800 kV直流工程有所提升,可以长期安全可靠运行;同时也为后续±800 kV特高压直流工程换流阀的设计和制造奠定了良好的基础。     

中国西电研制成功锦苏工程首台±800kV特高压换流变压器

继中国西电为锦屏一苏南±800kV特高压直流输电工程设计制造的14台（低端）换流变压器产品顺利投入运行后,10月1日,该公司自主研发的首台±800kV特高压换流变压器在国网监造和技术专家的现场见证下,在西电常州基地一次通过全部试验项目,各项性能指标全部符合技术要求,并以低局放,高质量的产品性能,受到了见证专家的一致高度称赞。这标志着目前锦苏工程国内唯一的一台±800kV特高压换流变压器在中国西电研制成功。     

特高压直流输电控制与保护技术的研究

随着特高压大电网和交直流并网的开展,直流输电技术逐渐被广泛应用在实际工程中.在直流输电系统和换流技术研究的基础上,结合云广±800 kV特高压直流输电工程,系统地介绍了直流输电控制保护系统的分层冗余结构以及不同故障对应的保护措施,并提出了直流输电工程中存在的问题和解决方案.特高压直流输电控制保护系统的研究对特高压大电网和交直流并网的可靠、有效运行具有十分重大的意义.