特高壓換流站設(shè)備檢修二次隔離措施研究

引言

在我國實(shí)現(xiàn)"雙碳"目標(biāo)總體布局下,特高壓直流輸電系統(tǒng)將成為碳達(dá)峰、碳中和的中堅(jiān)力量,同時(shí)也是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)不可分割的重要組成部分,對(duì)推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)具有十分重要的意義。特高壓直流輸電設(shè)備電壓水平高、通流能力大、技術(shù)要求嚴(yán),特別是換流站設(shè)備檢修難度大,隔離措施要求嚴(yán)格。

目前,國內(nèi)已有多條特高壓直流投運(yùn),其特點(diǎn)在于換流站內(nèi)有多組大組別濾波器并掛有多組小組別濾波器以及每極均采用兩個(gè)高低端閥組串聯(lián)運(yùn)行。在直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),存在需要帶電檢修的實(shí)際需求以及一極運(yùn)行、一極調(diào)試檢修或同一極下的兩個(gè)閥組分別在運(yùn)行和檢修狀態(tài)的實(shí)際工況。因此,特高壓直流設(shè)備檢修二次隔離技術(shù)的規(guī)范操作直接關(guān)系到整個(gè)輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1單極檢修隔離措施

當(dāng)單極檢修另一極運(yùn)行時(shí),如無須對(duì)直流場相關(guān)互感器加壓、注流,則無須特殊安措,僅將檢修極的兩個(gè)閥組檢修鑰匙可靠投入即可。如需對(duì)檢修極直流場相關(guān)互感器加壓、注流,則需根據(jù)實(shí)際情況,核查軟件相關(guān)措施齊全,

并增加相應(yīng)安全措施。下面以天山站為例,對(duì)極保護(hù)主機(jī)PPR的對(duì)極模擬量取量及作用進(jìn)行具體分析。

1.1對(duì)極極母線電壓UDLoО

對(duì)極極母線電壓UDLoP用于參與直流線路行波保護(hù)(LPTw）的采樣計(jì)算。直流線路行波保護(hù)原理為:當(dāng)直流線路發(fā)生故障時(shí),相當(dāng)于在故障點(diǎn)疊加了一個(gè)反向電源,這個(gè)反向電源造成的影響以行波的方式向兩站傳播,保護(hù)通過檢測行波的特征來檢出線路故障。其行波表達(dá)式為:

式中:Z為阻抗:i(1）為反向電源電流:u(1）為反向電源電壓。

反向行波經(jīng)過差模與共模分解得到差模量和共模量,下標(biāo)分別為dif與com,行波保護(hù)會(huì)采集對(duì)極的極母線電壓UDLoP及極母線電流IDLoP,通過計(jì)算得到共模幅值和差模幅值,并通過電壓和電流的變化量判斷是否為本極線路故障。實(shí)踐中存在以下3種情況:(1）若不對(duì)檢修極UDL和IDL進(jìn)行加壓、注流操作,則對(duì)行波保護(hù)計(jì)算沒有影響:(2）若在注流和加壓的過程中運(yùn)行極發(fā)生線路故障,因檢修極UDL和IDL有變化,可能會(huì)影響行波保護(hù)正確動(dòng)作:(3）若在注流和加壓的過程中因參數(shù)設(shè)置或設(shè)備原因?qū)е录訅?、注流速率不?dāng),同時(shí)又發(fā)生交流系統(tǒng)擾動(dòng)、對(duì)站換相失敗等導(dǎo)致直流電壓降低小于0.5p.u.,行波保護(hù)可能會(huì)誤動(dòng),導(dǎo)致直流線路再啟動(dòng)。所以檢修極的極母線直流分壓有加壓工作時(shí),建議將直流分壓器接口柜中PMU至對(duì)極PMI的電壓端子連片挑開,以確保運(yùn)行極安全。

1.2對(duì)極中性母線接地極側(cè)電流IDNE0О

對(duì)極的中性母線接地極側(cè)電流IDNEOP參與雙極中性母線差動(dòng)保護(hù)(ОNОDP）的保護(hù)動(dòng)作門檻值計(jì)算。在單極運(yùn)行時(shí),通過極連接信號(hào)PBxONNExCED信號(hào)選擇門將IDNEOPsw賦值為0。其中,參與極連接信號(hào)PBxONNExCED信號(hào)狀態(tài)判斷的隔離開關(guān)位置信號(hào)通過Rs觸發(fā)器進(jìn)行邏輯處理。

對(duì)極的中性母線接地極側(cè)電流IDNEOP參與后備站接地過流后備保護(hù)(ОUsGOxP）入地電流計(jì)算值IDGNDxAL的計(jì)算。后備站接地過流后備保護(hù)用于在系統(tǒng)通過站內(nèi)接地網(wǎng)接地時(shí),防止過大的接地電流對(duì)站接地網(wǎng)造成破壞。

式中:IDGNDxAL為入地電流計(jì)算值:IDNE為直流中性線電流:IDNEOP為對(duì)極中性母線接地側(cè)電流:IDME為金屬回線電流:IDEL1為直流地極線首端電流:IDEL2為直流地極線末端電流。

由式(2）可計(jì)算出接地電流IDGNDxAL。單極運(yùn)行工況下,當(dāng)IDGNDxAL>150A時(shí),ОUsGOxP保護(hù)邏輯延時(shí)1s,展寬100ms,后備站接地過流報(bào)警:當(dāng)IDGNDxAL>250A時(shí),且在剛轉(zhuǎn)為單極運(yùn)行狀態(tài)13s內(nèi)無NОs故障重合失敗信號(hào)(NОsF）,或一直處于單極運(yùn)行狀態(tài)時(shí),ОUsGOxP保護(hù)邏輯延時(shí)2s,此時(shí)在運(yùn)極進(jìn)行Y閉鎖操作。

1.P對(duì)極直流濾波器31、32分支尾端電流

IZ1C2FOP和IZ2C2FOP參與直流濾波器失諧監(jiān)視保護(hù)(DxFDC）邏輯判斷。雙極平衡運(yùn)行工況下,當(dāng)其中一組直流濾波器的特征阻抗值發(fā)生細(xì)微的變化時(shí),直流濾波器失諧監(jiān)視保護(hù)通過檢測兩極特征諧波的含量(小組尾端xC穿越電流中的12次諧波含量）來判斷其是否有故障,給出報(bào)警。邏輯判斷圖如圖1所示。

2單組直流濾波器檢修隔離措施

運(yùn)行極的一組直流濾波器停運(yùn)檢修時(shí),對(duì)該組直流濾波器內(nèi)與直流極保護(hù)相關(guān)的電流互感器進(jìn)行注流試驗(yàn)前,必須充分考慮注入的電流對(duì)其他直流保護(hù)的影響,并采取一定的安全措施,避免直流極保護(hù)誤動(dòng)。

特高壓直流工程中,直流濾波器中僅首端電流IZC1和小組尾端電流IZ1C2、IZ2C2參與極保護(hù)。下面以天山站為例,分析檢修直流濾波器xC注流工作對(duì)本極直流保護(hù)的影響及隔離措施。

2.1直流濾波器電流參與極母線差動(dòng)保護(hù)

首端電流IZC1參與極母線差動(dòng)保護(hù)(PОDP）中的差動(dòng)電流及動(dòng)作門檻值計(jì)算。當(dāng)直流濾波器檢修、高壓進(jìn)線隔刀在分位時(shí),極保護(hù)PPR主機(jī)中收到直流濾波器連接信號(hào)DxFxONNExCED信號(hào)變?yōu)?后,通過選擇邏輯將參與計(jì)算的直流濾波器首端電流IZC1賦值為0:而PPR自PxP接收的DxFxONNExCED信號(hào),為在PxP中直流濾波器高壓側(cè)隔離開關(guān)的分、合位信號(hào)經(jīng)Rs觸發(fā)器處理后的狀態(tài)信號(hào),該信號(hào)與直流濾波器首端電流IZC1相同,都為0。故單組直流濾波器檢修時(shí)注流操作對(duì)本極直流系統(tǒng)無影響。

2.2濾波器電流參與中性線母線差動(dòng)保護(hù)

小組尾端電流IZ1C2、IZ2C2參與中性母線差動(dòng)保護(hù)(NОDP）中的差動(dòng)電流及動(dòng)作門檻值計(jì)算。在直流濾波器檢修、高壓進(jìn)線隔刀在分位時(shí),通過選擇邏輯將參與計(jì)算的直流濾波器小組尾端電流IZ1C2、IZ2C2賦值為0。與輸入信號(hào)做與邏輯判斷,得到差動(dòng)電流及動(dòng)作門檻值IREsNОUs,其邏輯值為0,差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作,不影響系統(tǒng)運(yùn)行。因此,直流濾波器檢修時(shí)對(duì)直流濾波器小組尾端電流IZ1C2、IZ2C2進(jìn)行注流無須采取隔離措施。

3交流設(shè)備檢修隔離措施實(shí)施原則

3.1繼電保護(hù)設(shè)備定期校驗(yàn)時(shí)的安全措施

在設(shè)備例行檢修期間,開展保護(hù)裝置模擬量精度檢查、保護(hù)校驗(yàn)等工作時(shí),為防止二次注流過程中xC本體側(cè)線圈回路干擾影響精度,須在保護(hù)柜xC進(jìn)線端子排處將xC端子劃開,并在端子排外側(cè)試驗(yàn)插孔上安裝安措封板或粘貼紅色絕緣膠布,防止電流誤注入外側(cè)回路。同理,二次加壓時(shí),須在保護(hù)柜PC進(jìn)線端子排處將PC端子劃開,并在端子排外側(cè)試驗(yàn)插孔上安裝安措封板或粘貼紅色絕緣膠布,防止電壓誤注入外側(cè)回路。

3.2繼電保護(hù)裝置出口壓板回路安全措施

開展保護(hù)裝置保護(hù)功能校驗(yàn)、開入開出功能檢查等工作,為防止工作過程中信號(hào)短接操作不當(dāng)?shù)日`操作導(dǎo)致在運(yùn)設(shè)備及交流線路對(duì)側(cè)設(shè)備跳閘,在將相關(guān)保護(hù)壓板退出并安裝壓板罩(該項(xiàng)為運(yùn)行人員所做安措）后,還須將壓板對(duì)應(yīng)的出口端子排接線斷開,并安裝安措封板或粘貼紅色絕緣膠布。

其中,間隔停電,保護(hù)裝置例行檢修時(shí),需要對(duì)"失靈啟動(dòng)在運(yùn)開關(guān)跳閘出口壓板"的接線進(jìn)行切斷操作:間隔帶電,單套保護(hù)裝置退出檢修時(shí),需要將"所有出口壓板"的接線進(jìn)行切斷處理。

3.3設(shè)備感應(yīng)耐壓試驗(yàn)CT回路先斷后封

開展變壓器、開關(guān)等設(shè)備長時(shí)感應(yīng)耐壓試驗(yàn)、局部放電測量及檢修設(shè)備CT注流等工作時(shí),為避免試驗(yàn)設(shè)備異常產(chǎn)生大電流及一次注流影響,導(dǎo)致在運(yùn)保護(hù)裝置誤動(dòng)及二次設(shè)備損壞,須在CT就地端子箱或匯控柜內(nèi),將相關(guān)CT所有線圈的二次端子劃開,并將CT本體側(cè)端子短接接地。短接CT繞組時(shí),應(yīng)首先核查相關(guān)CT所有繞組回路去向及功能,對(duì)參與"和電流"的CT繞組,必須嚴(yán)格遵循"先斷后封"的原則。

本文以天山站2017年11月13日年檢期間7551開關(guān)套管更換后的耐壓試驗(yàn)安措為例,分析"和電流"CT回路"先斷后封"操作過程。

750kv天哈Ⅱ線線路保護(hù)采集的線路電流為邊開關(guān)7551及中開關(guān)7550的和電流,現(xiàn)場由兩開關(guān)的三相電流A-A'、B-B'、C-C'、N-N'分別在保護(hù)裝置處通過短接片兩兩短接,生成和電流,送線路保護(hù)裝置。在7551開關(guān)檢修時(shí),天哈Ⅱ線線路保護(hù)裝置上的開關(guān)檢修把手將切換至"7551開關(guān)檢修"位置,即保護(hù)裝置判進(jìn)線開關(guān)是否為跳位時(shí),不再考慮7551開關(guān)位置狀態(tài),但7551的電流接線仍正常接入裝置。在耐壓試驗(yàn)前,須在7551斷路器匯控柜處,將7551開關(guān)所有CT繞組二次端子連片斷開,并將CT本體側(cè)端子短接接地,正確執(zhí)行"和電流"回路"先斷后封"安措實(shí)施原則。同時(shí),為避免工作過程中誤動(dòng)、誤短接7551斷路器匯控柜側(cè)至線路保護(hù)柜的三相電流端子,還須用安措端子罩或紅色絕緣膠布在7551斷路器匯控柜側(cè)將相關(guān)端子嚴(yán)封。

3.4常規(guī)CT回路先封后斷

電能表定期校驗(yàn)、接入臨時(shí)諧波監(jiān)測設(shè)備等須在CT回路中在線串接負(fù)荷的工作,為保證帶電CT回路工作過程中不開路,須嚴(yán)格執(zhí)行"先封后斷"的原則。該操作一般借助電能表接線盒的已有專用短接片及接線孔實(shí)現(xiàn)。下面以電能表校驗(yàn)為例進(jìn)行簡要分析。

校表時(shí),校驗(yàn)儀的三相四線電壓端子分別夾在接線盒中Ua、Ub、Uc、N的端子上,三相電流端子分別接在各相的兩個(gè)試驗(yàn)孔中,接好后,再將接線盒中三相電流端子上部連片劃開,使校驗(yàn)儀串聯(lián)接入電能表CT回路。完成校驗(yàn)后,先恢復(fù)接線盒中三相電流端子上部連片后,再斷開校驗(yàn)儀。

4結(jié)語

本文在天山換流站PCps550直流控制保護(hù)軟件基礎(chǔ)上對(duì)高壓直流設(shè)備檢修二次隔離操作安全措施進(jìn)行分析,探討當(dāng)特高壓直流系統(tǒng)處于非正常運(yùn)行工況時(shí),在停運(yùn)極、停運(yùn)直流濾波器組上的注流、加壓操作對(duì)在運(yùn)直流系統(tǒng)的影響,并確定相應(yīng)安全隔離措施以避免影響。同時(shí),結(jié)合典型案例,明確了CT回路"先封后斷"和"先斷后封"操作的工作條件,為以后CT回路安全隔離操作提供了借鑒。