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云南异步联网工程直流避雷器异常动作原因分析及改进措施研究

更新时间:2016-07-05

0 引言

云南电网异步联网工程鲁西背靠背换流站(简称鲁西站)采用常规直流和柔性直流并列运行,是云南电网与南方电网主网架异步联网的北通道,是南方电网主网架与云南电网之间的安全阀,投运后可以提高整个南方电网主网架的安全稳定运行。

常规直流在运行过程中,不考虑换相过冲时换流阀上承受的电压最大值达到换流器理想空载直流电压的 3π倍,即换流变阀侧绕组线电压的峰值[1-6]。由于交流系统暂态过电压、换流器换相失败或丢失脉冲等故障时,在直流侧可能产生较大的过电压。为了防止直流过电压对换流阀的威胁,通常在换流阀上并联非线性好、灭弧能力强、通流容量大的氧化锌避雷器,释放能量,缓解换流阀上存在的应力[7-13]

鲁西站常规直流于2016年6月份开始调试,在调试过程中,在交流系统短路故障、模拟丢失除触发脉冲等试验时,多次出现换流阀上并联的直流避雷器动作。笔者结合鲁西站常规直流调试过程中的直流避雷器动作情况进行分析,查找避雷器动作原因,提出改进措施。

谷子秸秆适合多种加工方式,主要分为物理加工、化学加工、微生物处理。物理加工主要改变秸秆的物理特性,通过破碎、软化、降解等方式达到适合牲畜喂食、咀嚼的目的。物理加工主要方式有搓揉、切断、切碎、膨化等。化学加工方式主要通过使用一些化学物质来处理秸秆,提高秸秆的消化利用率。主要方式有酸化处理、碱化处理、氨化处理。微生物处理秸秆是通过有益微生物对秸秆中的不宜消化的纤维、木质素等进行分解达到提高消化利用率的目的。主要的加工方式有青贮、自然发酵处理、微生物发酵处理、酶解技术等[24]。

1 避雷器动作情况

1.1 鲁西站直流避雷器配置情况

在背靠背高压直流换流站站中,直流侧通常配置阀避雷器(V)。鲁西站常规直流采用对称单极极限方式,云南侧通过避雷器(E)直接地,广西侧直接接地,换流器采用12脉动的四重阀结构,在每个换流阀上并联直流避雷器(V),E型避雷器和V避雷器的峰值连续运行电压CCOV分别为120.2 kV和210 kV,鲁西站共配置E型避雷器1台、V型避雷器24台。

1.2 调试期间直流避雷器动作情况

通过上述分析,可以判断非设备故障引起的避雷器动作,可以考虑改善控制系统的控制策略,降低零电流时换流阀上电压应力,避免直流避雷器动作,对此,对鲁西站常规直流控制系统进行以下两方面的优化。

表1 鲁西站常规直流调试期间避雷器动作情况 Table 1 Action of lightning arrester during regular DC debugging operation in Luxi Station

时间06月28日16时44分06月28日18时25分06月28日21时49分207月02日20时07分动作情况永富直流开展交流系统短路试验的过程中,鲁西站常规单元广西侧发生换相失败,E避雷器动作永富直流开展交流系统短路试验的过程中,鲁西站常规单元广西侧发生换相失败,D阀F1避雷器动作、Y阀F2避雷器动作广西侧交流系统线路故障,鲁西站常规单元广西侧发生换相失败,E避雷器动作出现、Y阀F5避雷器动作模拟常规直流广西侧丢失一个触发脉冲故障,广西侧D阀F2避雷器动作2次、F5避雷器动作1次,云南侧E避雷器动作2次

2 原因分析

2.1 避雷器检查情况

对程序逻辑进行修改,当直流电流低于0.08 pu或直流电压到0.6 pu以下时,启动逆变侧Gamma0逻辑。当直流电流断流时,启动逆变侧Gamma0功能,进入最小触发角控制,可以防止逆变侧触发角过小,造成阀上出现较大应力,降低直流避雷器动作概率。

2.2 故障录波分析

原有程序中,最小触发角固定为5°,从前面的分析可知,换相失败过程中,电流降为零时整流侧进入最小触发角模式,在换流阀上产生较高的电压应力,对此,修改最小触发角的控制策略,在直流电流低于0.08 pu,将最小触发角提升至10°,可以减小直流断流期间,通过整流侧换流器输出并作用于逆变侧换流阀上的电压应力,防止避雷器动作。

20世纪50年代开始,日本经济进入高速增长期。产业界不断要求建立和学校更加密切的体制,使学校能够不断培养出更加适应经济和社会发展的人才。1956年,日本通产省产业合理化审议会提出“关于产学合作教育制度”的咨询报告;1957年,日本生产性本部赴美考察;1958年,设置“产学合作委员会”;1960年,池田内阁把“关于产学合作”的政策性文件作为人的能力培养和科学技术振兴的政策,加入“国民收入倍增计划”中,标志着产学合作教学体制最终确立。

图1 换相失败的故障录波 Fig.1 Failure recording of commutation failure

3 改进措施

2016年06月18日鲁西站常规直流调试工作启动后,在调试期间,常规直流换流阀上并联的直流避雷器多次动作,动作情况统计见表1。从表1可以看出,在常规单元在运行过程中,因换相失败、触发脉冲丢失等故障情况下,直流避雷器动作了4次,云南侧的E避雷器动作,广西侧的换流阀并联的避雷器动作。

3.1 调整最小触发角的策略

图1为2016年07月02日20时07分常规换相失败时的录波,从故障录波可以看出,换相失败在直流电流降低后,由于整流侧为电流控制模式,为了稳定直流电流,整流侧将降低触发提升直流,直至触发角逐渐降至最小值5°,整流侧进入最小触发角控制模式,此时逆变侧则接管电流控制模式,由于此时电流为零,电流控制将逆变侧的低触发角降至110°,造成换流阀上电压较高,超过换流阀上并联的直流避雷器动作阀值,引起避雷器动作。

该图说明,当受话人面对不礼貌行为时,可以有两种选择,即回应与不回应(保持沉默)。受话人不回应有多种因素,例如为了保留面子、激怒说话人、未接收到不礼貌信号等。若受话人选择回应面子威胁行为,那么他或她将有两个选择,即反驳或接受。反驳有两种回应方式,即冒犯性攻击面子模式与防卫性维护面子模式 (OFFENSIVE-DENFENSIVE与OFFENSIVE-OFFENSIVE)。冒犯性攻击面子模式指的是使用面子威胁行为回击面子威胁;防卫性维护面子模式是指面对面子威胁,给予回击与反应,保留面子。[9]

3.2 修改Gamma0功能的启动策略

当电流为零后,整流侧进入最小触发角控制,逆变侧接管电流控制,将降低逆变站熄弧角至Al⁃pha min inv,此时逆变站类似于峰值整流,直流电压会增大到一个反极性的非常大的水平,不利于故障的恢复。逆变侧配置Gamma0功能的目的是当直流系统经历交直流故障、需要重新建立电压、电流时,快速将逆变侧触发角拉高到最小熄弧角的位置,以帮助直流电压快速建立。当直流电压降低到0.6 pu以下时,启动逆变侧Gamma0逻辑,进入最小熄弧角控制。

在避雷器动作后,利用停电机会对鲁西站常规直流单元的阀避雷器进行检查,发现避雷器的动作次数确实增加,并对常规直流阀厅内的所有避雷器进行外观检查、绝缘电流测试和交流泄露电流测试等工作[14-15],均未发现异常现象,可以判断非避雷器故障引起的直流避雷器动作。

4 仿真及现场运行验证

4.1 RTDS系统仿真验证

对鲁西站常规直流控制系统升级后,在RTDS系统上进行仿真验证,结果见表2,从表2中可以看出,在不同的传输功率下,模拟丢失触发脉冲和交流系统短路故障,结果正常。

表2 不同功率下不同故障仿真结果 Table 2 Different fault simulation results under different power

功率/MW 500 100 1 000模拟故障广西侧丢失触发脉冲云南侧丢失触发脉冲云南侧100 ms单相交流短路故障云南侧100 ms三相交流短路故障广西侧100 ms单相交流短路故障广西侧100 ms三相交流短路故障云南侧100 ms单相交流短路故障云南侧100 ms三相交流短路故障广西侧100 ms单相交流短路故障广西侧100 ms三相交流短路故障试验结果无避雷器动作无避雷器动作无避雷器动作无避雷器动作无避雷器动作无避雷器动作无避雷器动作无避雷器动作无避雷器动作无避雷器动作

图2至图4分别为逆变侧丢失触发脉冲、逆变侧单相接地、整流侧三相接地故障的录波,从录波中可以看出,进行逻辑修改后,没有对故障的恢复造成影响,当电流为零时,触发角、熄弧角变化与预期的一致。

图2 逆变侧丢失触发脉冲 Fig.2 Inverter side loss trigger pulse

4.2 现场运行验证

2016年7月14日,对鲁西站常规单元控制系按照上述策略进行了修改,7月25日21时32分,由于交流系统故障,鲁西站常规直流广西侧发生换相失败,故障录波见图5,监控系统无避雷器动作信号。8月13日,鲁西站常规直流停电消缺期间,对常规直流阀厅内的直流避雷器检查,未发现动作记录。

图3 逆变侧交流单相短路 Fig.3 AC single-phase short-circuit in inverter side

图4 整流侧交流系统三相短路 Fig.4 Three-phase short-circuit of rectifier side AC system

图5 逆变侧交流系统故障导致换相失败 Fig.5 Inverter side AC system failure leads to commutation failure

5 结语

结合鲁西站常规直流调试期间直流避雷器多次异常动作进行分析,查找直流避雷器异常动作的原因,结合工程实际情况,提出修改最小触发角的控制策略,在零电流时将最小触发角的定值由原来的5°改成10°,并启动逆变侧的Gamma0功能,以降低零电流时的直流电压,避雷器直流避雷器频繁动作。将修改后的控制策略在RTDS系统上针对不同功率、不同的故障类型进行仿真,结果正常,不影响故障后的电流、电压的恢复,满足控制要求。另外,现场将逻辑更新后,逆变侧发生换相失败故障时避雷器未再动作,验证了逻辑修改的合理性。

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杨跃辉,王磊,杨贵军,葛菁,邓柱锋,钟正旋,王坤,陈田济帆
《电瓷避雷器》 2018年第02期
《电瓷避雷器》2018年第02期文献

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