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高壓直流輸電典型交流濾波器異常分合事故分析

文檔作者：李其書，林志明，梁云龍童凱羅鴻文檔來源：中國南方電網超高壓輸電公司天生橋局		點擊數：	更新時間： 2021年12月03日
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高壓
維護維修
直流 輸電典型交流濾波器異常
李其書，林志明，梁云龍，童 凱，羅
(中國南A-電網超高壓輸電公司天生橋局，貴州興義
[摘要] 分析一起高壓直流輸電中交流濾波器投切事故，
統(tǒng)的動作配合提出改進意見。
關鍵詞 高壓直流交流濾波器直流站控放電邏輯
0引言
在高壓直流輸電系統(tǒng)中，換流器實現交一直流轉換
時，會在直流側及交流側產生各次特征諧波和非特征諧
波；同時換流器采用交流電壓進行換相，整流側及逆變側
均需從交流系統(tǒng)吸收大量無功。目前，高壓直流輸電系統(tǒng)
均通過裝設交流濾波器組來滿足換流器的無功消耗和濾除
諧波。
1事故經過
某日17時4分23秒719毫秒，高壓直流輸電系統(tǒng)極
2直流線路發(fā)生永久性接地故障，重啟動不成功轉為閉鎖
狀態(tài)。在極2轉為閉鎖狀態(tài)后，直流站控系統(tǒng)根據無功需
求逐步退出多余交流濾波器組。當日17時19分38秒
945，工作站發(fā)582交流濾波器退出信號；22ms后，工作
站報582交流濾波器差動保護動作，保護動作后582交流
濾波器未轉為手動狀態(tài)。當日17時35分36秒406，工作
站發(fā)582交流濾波器投入信號；8ms后，工作站報582交
流濾波器過壓保護動作，582交流濾波器合閘信號消失。
當日17時37分又發(fā)生類似情況，直到將582交流濾波器
控制方式轉為手動控制，該現象再未發(fā)生。故障時SER
信息見表l。
表1故障時SER信息
分合事故分析
鴻
562400)
找出直流站控系統(tǒng)存在的問題，并對直流站控系統(tǒng)及保護系
續(xù)表
2高壓直流輸電系統(tǒng)無功控制
交流濾波器的投切控制主要通過冗余配置的SIMAT—
IC S5直流站控系統(tǒng)無功控制功能塊來實現。其主要控制
功能包括：交流母線電壓和無功功率的測量；交流濾波器
開關裝置的監(jiān)控；根據母線電壓條件確定濾波器小組的投
切(定電壓控制方式)；根據無功功率條件確定濾波器小組
的投切(定無功控制方式)；根據交流過電壓條件確定濾波
器小組的投切。正常情況下，交流濾波器退運后，至少放
電5min，直流站控系統(tǒng)才允許其再次投入；如果是經保護
動作退運的交流濾波器，其控制模式還會自動轉為手動。
無功控制功能圖如圖1所示。
3事故中存在的問題
(1)當日17時19分38秒945毫秒，發(fā)582開關斷開
信號，22ms后報582差動保護動作跳閘。但582開關由
直流站控系統(tǒng)斷開，還是由保護動作斷開，不清楚。
(2)582交流濾波器小組開關斷開后需延時5min才能
進行合閘操作，但從SER中發(fā)現存在不足5min直流站控
系統(tǒng)即發(fā)出合閘命令的情況。
收稿日期：2016—01—2O
作者簡介：李其書(1983一)，工程師，從事高壓直流輸電運行及維護工作；林志明(1988一)，從事高壓直流輸電運行及維護工作；梁云龍
(1987一)，從事高壓直流輸電運行及維護工作；童凱(1988-)，從事高壓直流輸電運行及維護工作；羅鴻(1991一)，從事高壓直流輸電運行
及維護工作。
42l WWW．chinaet．net I電工技術
(3)582濾波器差動保護動作跳開開關后，開關應轉為
手動控制模式，直流站控系統(tǒng)將不能再進行自動分合操
4原因分析
維護維修
作。然而本次故障中，582開關多次出現保護動作斷開情
況，但并未轉入手動控制模式。
圖1 無功控制功能圖
如圖4所示。
(1)從SER可知，在故障發(fā)生時段直流輸電系統(tǒng)在降
功率，根據無功控制要求需切除582開關。直流站控系統(tǒng)
斷開命令是通過選相合閘裝置判斷出口的，三相按照A—
B+C時序分開；而保護動作后不經選相合閘裝置直接開
出到匯控箱，三相動作無時序。由故障時段錄波中三相按
照 C時序分開，且波形較規(guī)整，可判斷當日17時
l9分38秒945毫秒582斷開開關指令是由直流站控系統(tǒng)
發(fā)出的。582開關故障時T3互感器采樣圖如圖2所示。
圖2 故障時582交流濾波器T3互感器采樣圖
(2)582開關斷開未超過5rain，直流站控系統(tǒng)又發(fā)出
合上582開關命令，推斷其原因為開關分位變位時間較短
(3次分合中開關分位變位時間最長為104ms)，直流站控
系統(tǒng)未在掃描周期(約為500ms)內檢測到開關變位，判斷
582開關一直在分位，不執(zhí)行5min放電延時。交流濾波器
斷開后5min放電邏輯如圖3所示。當日17時19分38秒
945毫秒，工作站發(fā)出582開關斷開信號，開關斷開后開
始執(zhí)行5min放電延時；當日17時35分36秒361毫秒，
開關再次合上(時間間隔16min， 已執(zhí)行完5min放電延
時)；當日17時35分36秒464毫秒，開關被保護斷開，
從合上到斷開總共103ms，直流站控系統(tǒng)在掃描周期內未
檢測到開關變位，因此判定開關一直在斷開狀態(tài)，不再重
新啟動5min放電延時，從而出現后續(xù)的未滿5min即分合
開關情況。直流站控系統(tǒng)中保護動作跳開開關的判斷邏輯
F 97 1 一AI—D1SCHT_ACT
— Al—
Diseh
開關分位出現)
一A1—
Qo_DE
KT 300．2
(延時定值300s)
Z：10XJ01STS50 L1B=71128
10BF01／BFI2一Discharge Time Active
(延時關斷計時器)
(放電時間是否滿意)
+ — 口“卜叫 “
圖3 濾波器斷開后5min放電判斷邏輯圖
PB 133 一FB—Switch
Segment 12
：A F 204．0
：AN F 204．1(開關合位位置信號
：A F 20o．0
：l
Set Trip／Switching without Cmd CSF Output
叭defined OFF (開關分位位置信號)
01
01 and ON previous(開關之前位置在合位)
Ol
：AN F 204．O(開關分位位置信號)
：A F 2041
：= F 2o01
F Addresses F F SymbABS F Symb Com
1 Disp Symb 2 Reference 3 Search 4 Jump
and no Local Control(就地控制模式)
and no SWOF command
setTRIP
definedON
and OFF previous
and n0 LO cal Control
and no SWON—Command
and defined On (開關合位位置信號)
and On previous(開關之前位置在合位)
F-STL F Seg Com F Save FHelp
5Se g Fet 6Edit 7 Enter 8 Cancel
圖4 直流站控中保護動作跳開開關的判斷邏輯圖
(3)582開關被保護斷開后未置為手動狀態(tài)，推斷其原
因為開關合位變位時間較短(3次分合中開關合位變位時間
最長為27ms)，直流站控系統(tǒng)未在掃描周期(約為500ms)
內檢測到開關變位。濾波器動作邏輯如圖5所示， 只有保
護動作跳閘或手動操作可使開關變?yōu)槭謩涌刂颇Ｊ健６?
流站控系統(tǒng)判斷保護跳閘跳開了開關需滿足：開關分位信
號出現，開關合位信號消失，執(zhí)行本程序前開關位置信號
(下轉第45頁)
2016 f 6期{43
1∞ 2∞
O O
維護維修
放電為主，以電弧爐變壓器主絕緣和匝間絕緣損壞為輔，
都會造成嚴重的經濟損失。
3過電壓處理措施
對于過電壓， 目前在電弧爐冶金領域常用的主要防護
措施是加裝氧化鋅避雷器和阻容吸收保護裝置。
3．1加裝氧化鋅避雷器
氧化鋅避雷器實際是一個非線性壓敏電阻，在工作電
壓下呈極大電阻，漏電流為微安級，不影響電網運行；在
過電壓下，其阻值劇降并呈穩(wěn)壓特性，一般可將過電壓限
制在2倍相電壓以下，且閥片問有一定電容量，對殘壓突
變有抑制作用。
3．2并聯阻容吸收保護裝置
由于電弧爐變壓器繞組分布電容C一400nF，極小，
因此接入并聯電容C后，相當于增大了變壓器負載電容，
減小了特征阻抗、／／L／c，顯然有利于降低操作過電壓。
電阻R主要的作用是限制放電電流，保護電容。C和R的
取值涉及大量理論計算，若根據估算和MATLAB仿真軟
件，則一般每相電阻取100~200Q，電容取0．1～O．2fF。
通過以上分析，選用SY Z 35Z型三相復合式阻容
過電壓保護器， 自動接人電網工頻電壓52kV±10 ，其
額定電容為0．1fF+10 。阻容吸收保護裝置接入電路
后，即改變了高頻振蕩回路，過電壓抑制效果較好，實測
最大過電壓標幺值相對地1．7、相間1．8，明顯低于阻容
保護裝置裝設在開關側工況和裝設各種型式MoA工況。
雖然阻容吸收保護裝置體積較大，且可能增加穩(wěn)態(tài)時的對
地電流，但是防過電壓效果十分明顯，因而在現場條件允
許的情況下，可優(yōu)先考慮在電抗器就地裝設阻容吸收保護
裝置。
4結束語
針對操作過電壓對電弧爐變壓器的影響，采用了安裝
氧化鋅避雷器和阻容吸收保護裝置的處理措施。氧化鋅避
雷器的主要優(yōu)點是能量吸收能力強，可用于防雷電等大電
流沖擊；阻容吸收保護裝置的主要優(yōu)點是起始工作電壓
低，可有效減小電流沖擊對設備的影響。兩者相輔相成，
具有良好的防過電壓效果。
、
參考文獻
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(編輯丘石)
(上接第43頁)
為合位(即站控程序的上一個掃描周期檢測到開關位置為
合位)，開關在遠方控制模式，直流站控系統(tǒng)未發(fā)出分開
開關命令。
信號 注釋
：0 D l8．2
：0 一A4 Qo TRIP
：S —A4 MAN— SEL
：A D 18．3
：R —A4 MAN_sEL
(工作站發(fā)出濾波器手動，自動切換命令)
(判斷保護跳閘斷開濾波器開關)
(濾波器開關手動模式輸出)
(工作站發(fā)出濾波器手動／自動切換命令)
(濾波器開關手動模式復歸)
圖5 濾波器動1乍邏輯圖
在本次故障中，開關合位變位時間最長為27ms，而
整個直流站控系統(tǒng)的掃描周期為500ms。邏輯中判定上個
掃描周期開關在合位的條件極難滿足(程序未執(zhí)行到檢測
開關合位信號邏輯時開關已斷開)，因此出現開關被保護
跳開后，直流站控系統(tǒng)不能輸出置為手動的命令。
5 建議
(1)運行中交流濾波器保護動作后，應立即檢查交流
濾波器是否轉為手動狀態(tài)，若未轉為手動狀態(tài)，則應立即
將跳閘交流濾波器轉為手動控制模式，以避免其在放電不
完全情況下多次進行分合。
(2)本次故障中，由于運行人員為了取得故障濾波器的
trace(錄波)文件，而未及時復歸582交流濾波器保護，因
此多次出現582交流濾波器合閘后又立即斷開情況(跳閘信
號一直存在)。建議改進西門子SIMADYN D保護系統(tǒng)，確
保在進行保護復歸后仍能讀取故障事件trace文件。
(3)改進直流站控系統(tǒng)中的5min放電邏輯，將5min
放電時間作為一個最后獨立的判據。在交流濾波器開關斷
開后，只要放電時間不足5min，就禁止再投入該組濾波器
開關，以避免直流站控系統(tǒng)掃描時間與開關分合時間不匹
配，出現掃描盲區(qū)，導致直流站控系統(tǒng)在不滿足放電的條
件下多次對濾波器開關發(fā)出合閘命令。
參考文獻
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