胶东换流站非电量保护“三取二”逻辑改造

杨　勇，张　鹏，范立明，于　洋（国网山东省电力公司检修公司，济南　250021）

胶东换流站非电量保护“三取二”逻辑改造

杨勇，张鹏，范立明，于洋
（国网山东省电力公司检修公司，济南250021）

2010年胶东换流站投运时，胶东换流站换流变压器非电量保护采用“双重化”配置，当有一套保护或者现场的非电量保护跳闸接点误动时，会造成单极闭锁，对山东电网安全稳定带来重大影响。因此，对换流变压器非电量保护进行“三取二”逻辑改造，即当三个跳闸接点中的两个跳闸接点导通时，才允许出口闭锁直流，大大减少了因保护设备或跳闸接点误动带来的安全隐患。胶东换流站直流场非电量保护也存在类似的问题，故也对其进行了“三取二”逻辑改造。

直流输电；换流变压器；直流场；非电量保护；“三取二”跳闸逻辑改造

0　引言

±660 kV银东直流输电工程是山东省实施 “外电入鲁”战略的标志性工程，工程建成之后双极4 000MW满负荷运行，年送电量达300亿kWh，承担着山东省近1/10的供电负荷，经济效益显著［1-2］。

变压器非电量保护包括瓦斯保护、压力释放阀保护、分接头压力继电器保护、油温保护［3-5］，其直流场非电量保护包括阀厅穿墙套管SF6压力保护、直流分压器SF6压力保护及极Ⅱ母线电流互感器SF6压力保护，均采用“双重化”配置，不满足《国家电网公司防止直流换流站单、双极强迫停运二十一项反事故措施》中直流系统非电量保护应按照“三取二”原则出口的要求。因此在年度检修期间，胶东换流站按照国家电网公司 《关于进一步加强直流换流站遗留隐患治理的通知》进行换流变压器、直流场非电量三取二改造工作。

1　换流变压器非电量保护“三取二”逻辑改造

1.1瓦斯保护配置

胶东站换流变压器压器各种非电量保护原理相同，即当达到动作条件，保护接点闭合，保护跳闸出口。以换流变压器瓦斯保护为例进行说明。共有7个瓦斯继电器，分别位于油箱主体、网侧首尾端、阀侧首尾端和有载分接开关。每个瓦斯继电器有4个接点，其中：1个接点为轻瓦斯保护，只发报警信号；另3个接点为重瓦斯保护，发报警和跳闸信号。

轻瓦斯保护原理为：发生电弧、短路和过热时，产生大量气体，气体聚集在气体继电器上部，使油面降低，当油面降低到一定程度时，上浮球下沉，使控制接点接通，发出报警信号［6］。

重瓦斯保护原理为：换流变压器内部发生严重故障（例如电弧）时，油体积会急剧增大，油流冲击挡板，挡板偏转并带动板后的连动杆转动上升，使控制接点接通，发出跳闸信号。

1.2非电量“三取二”逻辑改造

改造前换流变压器非电量保护逻辑如图1所示。换流变压器非电量“三取二”逻辑改造前，换流变压器非电量保护采用“双重化”配置，当有一套保护动作，即跳闸出口时，若瓦斯保护一个接点闭合，换流变压器非电量保护装置SBH106A动作，跳闸出口，闭锁直流系统，存在瓦斯接点误动引起直流系统闭锁的隐患，不满足《国家电网公司防止直流换流站单、双极强迫停运二十一项反事故措施》中直流系统的非电量保护应按照 “三取二”原则出口配置的要求。因此，在年度检修期间对换流变压器非电量保护进行改造，在原有的两副跳闸接点的基础上，增加一副跳闸接点，每个跳闸接点分别送至非电量保护屏内后，通过重动装置（DCD-100）扩展成两副跳闸接点，再送入SBH-106A。由SBH-106A型非电量保护装置的CPU进行三取二逻辑判断，判断满足条件后跳闸出口。原理电路如图2所示。

图1　改造前换流变压器非电量保护逻辑

图2　改造后换流变压器非电量保护逻辑

2　直流场非电量保护“三取二”逻辑改造

2.1直流场非电量保护配置

直流场非电量保护包括极Ⅰ、Ⅱ阀厅穿墙套管SF6压力保护，极Ⅰ、Ⅱ极母线直流分压器SF6压力保护，极Ⅰ、Ⅱ极中性母线直流分压器SF6压力保护，极Ⅰ、Ⅱ极出线光CT SF6压力保护共8组非电量保护，其原理相同，即当SF6压力降低到一定程度时，保护接点闭合，保护跳闸出口，故以极Ⅰ穿墙套管为例进行说明。

2.2穿墙套管SF6压力保护

直流场穿墙套管一侧连接阀厅内换流阀设备，另一侧连接阀厅外直流场内直流设备，在穿墙套管内的导体外用SF6气体绝缘，当SF6气体压力低于3 bar时报警，低于1 bar时跳闸闭锁直流系统。SF6压力保护跳闸改造前，只有一个压力表，当压力低于1bar时发出跳闸命令，不满足《国家电网公司防止直流换流站单、双极强迫停运二十一项反事故措施》中直流系统的非电量保护应按照“三取二”原则出口配置的要求。为此，在年度检修期间对其进行了非电量保护进行改造，但因现场条件限制，无法接入3个压力表，只能接入2个。为实现“三取二”原则，将2个压力表的告警、跳闸分别取 “与”，跳闸接点取“与”，这样构成3个跳闸信号；3个跳闸信号分别接入3个重动继电器，将1个接点的信号扩展为2个完全相同的信号，送入非电量保护装置SBH-106A进行“三取二”逻辑判断；当3个跳闸接点的任意2个接点回路导通，SBH-106A动作跳闸，如图3所示。

图3　阀厅穿墙套管改造前的非电量保护逻辑

图4　阀厅穿墙套管改造后的非电量保护逻辑

3　结语

胶东换流站直流系统非电量保护“三取二”逻辑改造后提高了保护系统的可靠性，大大降低直流系统非电量保护跳闸回路异常导致单极闭锁的概率，提高了整个直流输电系统保护的可靠性［4］，对于维护整个电力系统的安全稳定性有重要意义［5］。此方法对其他直流换流站直流系统非电量改造，及新建特高压直流输电系统保护设计、运行和管理提供了重要参考［6］。

［1］刘本粹.西北电网外送暨宁东—山东±660 kV高压直流联网示范工程浅议［J］.电网与清洁能源，2010，26（1）：9-13.

［2］赵畹君.高压直流输电工程技术［M］.北京：中国电力出版社，2010.

［3］国网电网公司运维检修部.直流换流站运维技能培训教材换流站运行［M］.北京：中国电力出版社，2012.

［4］黄晓明.提高特高压直流输电系统的可靠性措施［J］.电力设计，2007（2）：65-69.

［5］王春成.高压直流输电改进后的双重化保护冗余配置方案［J］.中国电力，2014，47（6）：18-21.

［6］张全元.变电运行现场技术问答［M］.北京：中国电力出版社，2007.

“Selecting 2 from 3”Logic Transformation for Non-electricity Protection in Jiaodong Converter Station

YANG Yong，ZHANG Peng，FAN LiMing，YU Yang
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250021，China）

The“double”configuration is adopted for the transformer non-electricity protection in Jiaodong converter station after the commissioning in 2010.Amisoperation of one protection device or a contactof non-electricity protection tripping can cause unipolar atresia，which canmake significants impacts to the security and stability of Shandong power grid.“Selecting 2 from 3”tripping logic transformation，that is to say，the export blocking DC is allowed only when two of three trip contacts are conduction，is adopted for the transformer non-electricity protection to reduce dangers caused by wrong tripping signals mostly in Jiaodong converter station.

HVDC；converter；DC field；non-electricity Protection；“selecting 2 from 3”tripping logic transformation

TM721.1

B

1007-9904（2016）04-0058-03

2015-11-17

杨勇（1986），男，从事高压交直流系统运行、维护工作；

张鹏（1982），男，工程师，从事高压交直流系统运行、维护工作；

范立明（1984），男，工程师，从事高压交直流系统运行、维护工作；

于洋（1986），男，从事高压交直流系统运行、维护工作。