引言

在我國實現(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、碳中和的中堅力量,同時也是堅強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)不可分割的重要組成部分,對推動智能電網(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,其特點在于換流站內(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高低端閥組串聯(lián)運行。在直流系統(tǒng)正常運行時,存在需要帶電檢修的實際需求以及一極運行、一極調(diào)試檢修或同一極下的兩個閥組分別在運行和檢修狀態(tài)的實際工況。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)系到整個輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1單極檢修隔離措施

當(dāng)單極檢修另一極運行時,如無須對直流場相關(guān)互感器加壓、注流,則無須特殊安措,僅將檢修極的兩個閥組檢修鑰匙可靠投入即可。如需對檢修極直流場相關(guān)互感器加壓、注流,則需根據(jù)實際情況,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,對極保護(hù)主機(jī)PPR的對極模擬量取量及作用進(jìn)行具體分析。

1.1對極極母線電壓U_{DL_ОP}

對極極母線電壓U_{DL_ОP}用于參與直流線路行波保護(hù)(LPTW）的采樣計算。直流線路行波保護(hù)原理為:當(dāng)直流線路發(fā)生故障時,相當(dāng)于在故障點疊加了一個反向電源,這個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(t）為反向電源電流:u(t）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)會采集對極的極母線電壓U_{DL_ОP}及極母線電流I_{DL_ОP},通過計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。實踐中存在以下3種情況:(1）若不對檢修極U_DL和I_DL進(jìn)行加壓、注流操作,則對行波保護(hù)計算沒有影響:(2）若在注流和加壓的過程中運行極發(fā)生線路故障,因檢修極U_DL和I_DL有變化,可能會影響行波保護(hù)正確動作:(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),同時又發(fā)生交流系統(tǒng)擾動、對站換相失敗等導(dǎo)致直流電壓降低小于0.5p.u.,行波保護(hù)可能會誤動,導(dǎo)致直流線路再啟動。所以檢修極的極母線直流分壓有加壓工作時,建議將直流分壓器接口柜中PMU至對極PMI的電壓端子連片挑開,以確保運行極安全。

12對極中性母線接地極側(cè)電流I_{DNE_ОP}

對極的中性母線接地極側(cè)電流I_{DNE_ОP}參與雙極中性母線差動保護(hù)(BNBDP）的保護(hù)動作門檻值計算。在單極運行時,通過極連接信號Px_CONNECTED信號選擇門將I_{DNE_OP_SW}賦值為0。其中,參與極連接信號Px_CONNECTED信號狀態(tài)判斷的隔離開關(guān)位置信號通過RS觸發(fā)器進(jìn)行邏輯處理。

對極的中性母線接地極側(cè)電流I_{DNE_ОP}參與后備站接地過流后備保護(hù)(BUSGOCP）入地電流計算值I_{DGND_CAL}的計算。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,防止過大的接地電流對站接地網(wǎng)造成破壞。

式中:I_{DGND_CAL}為入地電流計算值:I_DNE為直流中性線電流:I_{DNE_OP}為對極中性母線接地側(cè)電流:I_DME為金屬回線電流:I_DEL1為直流地極線首端電流:I_DEL2為直流地極線末端電流。

由式(2）可計算出接地電流I_{DGND_CAL}。單極運行工況下,當(dāng)I_{DGND_CAL}>150A時,BUSGOCP保護(hù)邏輯延時1s,展寬100ms,后備站接地過流報警:當(dāng)I_{DGND_CAL}>250A時,且在剛轉(zhuǎn)為單極運行狀態(tài)13s內(nèi)無NBS故障重合失敗信號(NBSF）,或一直處于單極運行狀態(tài)時,BUSGOCP保護(hù)邏輯延時2s,此時在運極進(jìn)行Y閉鎖操作。

1.3對極直流濾波器Z1、Z2分支尾端電流

I_{Z1T2_FOP}和I_{Z2T2_FOP}參與直流濾波器失諧監(jiān)視保護(hù)(DCFDT）邏輯判斷。雙極平衡運行工況下,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,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CT穿越電流中的12次諧波含量）來判斷其是否有故障,給出報警。邏輯判斷圖如圖1所示。

2單組直流濾波器檢修隔離措施

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

特高壓直流工程中,直流濾波器中僅首端電流I_ZT1和小組尾端電流I_Z1T2、I_Z2T2參與極保護(hù)。下面以天山站為例,分析檢修直流濾波器CT注流工作對本極直流保護(hù)的影響及隔離措施。

21直流濾波器電流參與極母線差動保護(hù)

首端電流I_ZT1參與極母線差動保護(hù)(PBDP）中的差動電流及動作門檻值計算。當(dāng)直流濾波器檢修、高壓進(jìn)線隔刀在分位時,極保護(hù)PPR主機(jī)中收到直流濾波器連接信號DCF_CONNECTED信號變?yōu)?后,通過選擇邏輯將參與計算的直流濾波器首端電流I_ZT1賦值為0:而PPR自PCP接收的DCF_CONNECTED信號,為在PCP中直流濾波器高壓側(cè)隔離開關(guān)的分、合位信號經(jīng)RS觸發(fā)器處理后的狀態(tài)信號,該信號與直流濾波器首端電流I_ZT1相同,都為0。故單組直流濾波器檢修時注流操作對本極直流系統(tǒng)無影響。

22濾波器電流參與中性線母線差動保護(hù)

小組尾端電流I_Z1T2、I_Z2T2參與中性母線差動保護(hù)(NBDP）中的差動電流及動作門檻值計算。在直流濾波器檢修、高壓進(jìn)線隔刀在分位時,通過選擇邏輯將參與計算的直流濾波器小組尾端電流I_Z1T2、I_Z2T2賦值為0。與輸入信號做與邏輯判斷,得到差動電流及動作門檻值I_{RES_NBUS},其邏輯值為0,差動保護(hù)不動作,不影響系統(tǒng)運行。因此,直流濾波器檢修時對直流濾波器小組尾端電流I_Z1T2、I_Z2T2進(jìn)行注流無須采取隔離措施。

3交流設(shè)備檢修隔離措施實施原則

3.1繼電保護(hù)設(shè)備定期校驗時的安全措施

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)校驗等工作時,為防止二次注流過程中CT本體側(cè)線圈回路干擾影響精度,須在保護(hù)柜CT進(jìn)線端子排處將CT端子劃開,并在端子排外側(cè)試驗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,須在保護(hù)柜PT進(jìn)線端子排處將PT端子劃開,并在端子排外側(cè)試驗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、開入開出功能檢查等工作,為防止工作過程中信號短接操作不當(dāng)?shù)日`操作導(dǎo)致在運設(shè)備及交流線路對側(cè)設(shè)備跳閘,在將相關(guān)保護(hù)壓板退出并安裝壓板罩(該項為運行人員所做安措）后,還須將壓板對應(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,需要對"失靈啟動在運開關(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,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CT回路先斷后封

開展變壓器、開關(guān)等設(shè)備長時感應(yīng)耐壓試驗、局部放電測量及檢修設(shè)備CT注流等工作時,為避免試驗設(shè)備異常產(chǎn)生大電流及一次注流影響,導(dǎo)致在運保護(hù)裝置誤動及二次設(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,應(yīng)首先核查相關(guān)CT所有繞組回路去向及功能,對參與"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,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,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"安措實施原則。同時,為避免工作過程中誤動、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、接入臨時諧波監(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現(xiàn)。下面以電能表校驗為例進(jìn)行簡要分析。

校表時,校驗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試驗孔中,接好后,再將接線盒中三相電流端子上部連片劃開,使校驗儀串聯(lián)接入電能表CT回路。完成校驗后,先恢復(fù)接線盒中三相電流端子上部連片后,再斷開校驗儀。

4結(jié)語

本文在天山換流站PCs9550直流控制保護(hù)軟件基礎(chǔ)上對高壓直流設(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)處于非正常運行工況時,在停運極、停運直流濾波器組上的注流、加壓操作對在運直流系統(tǒng)的影響,并確定相應(yīng)安全隔離措施以避免影響。同時,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。