换流站换流变分接头常见档位异常分析

郑 华，姚其新，刘 浔，黄瑶玲，吴 萍

（国网湖北省电力有限公司检修公司，湖北 武汉 430050）

1 分接头档位测量原理

换流站换流变分接头档位测量原理为：分接头传动杆安装有两个电阻盘，每个档位对应不同的电阻值[1-2]。当分接头动作时，电阻盘随传动杆转动，输出当前档位对应的电阻值至档位变送器，由档位变送器将输入的电阻量转换成4-20 mA信号量，再送至对应换流变电子控制系统（ETCS）的模拟量采集板（PS868），经过信号处理板（PS830）程序计算后得到本系统分接头档位测量值TCP如图1。

换流变分接头档位的计算逻辑为：PS868板采集到对应档位的4-20 mA电流量后，将测量值送至PS830板中，通过计算、补偿后得到档位校准值TCP_ADJUST，再换算取整后得到分接头档位值TCP[3]。

图2 中，档位校准值TCP_ADJUST和分接头档位值TCP均为整型变量，TCP=TCP_ADJUST/1000000取整。为保证分接头档位值TCP与实际档位一致，档位校准值TCP_ADJUST应在两档中间值附近时，受到测量误差的影响最小。例如实际档位为19档时，TCP_ADJUST应在19000000与20000000的中间值19500000附近，TCP=19.5取整，为19档；若TCP_ADJUST长期接近20000000，则因为板卡测量误差或变送器输出误差等原因，极易导致某一时刻TCP_ADJUST超过20000000，使得分接头档位值TCP变为20。

2 档位异常分析

2.1 电阻盘接触不良

当出现电阻盘接触不良时，可能会导致电阻值偏大或是测量回路断开[4]。由于在软件中设置了上下限制，小于输出电流4 mA时会直接报传感器故障，并保持档位值与之前一致。通过以上报警可判断电阻盘接触不良的异常。由于电阻盘内各电阻安装比较紧密，对触点进行处理时存在误碰的风险，所以需要将对应换流变电子控制设备打至试验状态。

2.2 档位变送器异常

2016年11月，龙泉站OWS事件记录发极II Y/D C相换流变分接头档位不一致告警，现场检查发现极II Y/D C相换流变分接头档位在20档，其余相在19档。现场检查极II Y/D C相换流变分接头档位，实际档位与其他相一致为19档，而OWS后台显示档位为20档。登录极II Y/D C相ETCS A系统板卡（运行系统）检查软件中分接头档位值，发现档位测量值TCP为20，比实际值高一档。

将极II Y/D C相ETCS A系统切换至备用，B系统切换至值班，档位不一致告警消除，OWS后台显示档位值与就地一致均为19档。登录极II Y/D C相ETCS B系统板卡，发现档位测量值TCP恢复至19档。检查极II Y/D C相A系统PS868板卡及档位变送器，发现变送器输出4-20 mA电流偏大，PS868板卡测量值偏小，最终更换了PS868板卡及档位变送器，更换后极II Y/D C相ETCS A系统档位测量值恢复正常。在更换后需调节档位测量值的最大值和最小值分别对应电流输出的4 mA和20 mA，并且分别将对应的电阻值写入信号处理板（PS830）中。

图1 换流变分接头档位测量示意图Fig.1 Converter transformer tap stalls schematic diagram of measurement

图2 换流变分接头档位值TCP计算逻辑图Fig.2 Converter transformer tap stalls TCP value calculation logic diagram

图3 故障状态下极II Y/D C相ETCS A系统分接头档位测量值Fig.3 The measuring value of a system tap stalls，ETCS of C phase,Y/D,pole II

2.3 模拟量采集板异常

2017年09月，宜都站OWS报极IIY/Y A相换流变“分接头未同步”，现场检查极I Y/D C相换流变分接头在18档，其余换流变均在19档。经过对换流变分接头控制回路及软件逻辑的综合分析，读取模拟量采集板(PS868)输入电流值正常，而后台读取的采样值偏小，可以判定最终确定换流变分接头测量回路的采样板卡故障。由于PS868板内部采用光隔元件，在长时间工作后老化比较明显，对测量会造成影响。

2.4 回路升降档继电器故障

2016年08月宜都站在执行功率升降的过程中，OWS报极IY/D C相换流变“分接头未同步”，现场检查极I Y/D C相换流变分接头在20档，其余换流变均在21档。故障发生后，检查后台档位采样值正常，变送器电流输入值正常。就地进行升降操作发现，换流变分接头升档执行回路中升档接触器故障，导致换流变分接头升档操作无法完成，现场更换升档接触器后故障消除，分接头恢复至21档运行。对旧继电器进行试验发现操作较卡涩，可能会导致滑档出现，即到目标档位后继电器不能复位，造成档位继续下降。滑档会造成换流变三相电流不平衡，差流过大时可能会导致保护动作[5]，影响直流系统的可靠运行。

2.5 结论

换流变分接头的档位值虽然采用了A、B双套系统测量，但出现单系统测量异常时，系统没有有效的手段检测是否是测量故障导致异常，还是分接头真实存在滑档、跳档现象。出现异常时A、B套系统并不会自动切换，故障系统继续运行。同时极控系统中的三相换流变的实际档位值是按照三相档位测量值的和取平均来计算。一旦某一相的档位测量值偏差过大时，会直接改变系统中的实际档位值，从而导致系统要求调节三相档位与计算实际档位值一致。这时可能会造成现场的三相挡位不一致，引起三相电流不平衡等严重后果。所以在换流变分接头档位出现异常时，应首先考虑将分接头控制打至手动位置，再通过检查现场各相换流变实际档位，进行分相调节确保三相分接头档位一致后再进行处理。

3 结语

针对分接头档位异常常用的检查手段有：

（1）比对现场分接头档位和后台显示档位，判断档位测量回路是否正常；

（2）切换极控制系统，排除测量回路异常对档位控制的影响；

（3）读取后台分接头档位的模拟量采样，确认采样数据正常；

（4）读取变送器输出电流值，确认电阻盘输出正常；

（5）通过就地操作，检查升降档继电器性能正常。

通过以上几种分析方法可以快速准确的找出换流变档位故障原因，制定正确的故障处理方案，有效避免由于档位异常造成事故扩大。

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[2]刘源,毛志平,王鹏.高压直流输电系统换流变分接头控制原理及典型故障分析[J].电工技术,2016,(10)：45-48.LIU Yuan,MAO Zhiping,W Peng.Control principle and typical fault analysis of converter switching jointin HVDC system[J].Electricengineer，2016,(10)：45-48.

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[5]刘家军,路振宇,葛彦昭.引入分接头档位的换流变差动保护方案研究[J].河南科技,2015,(02)：65-67.LIU Jiajun,LU Zhenyu,GE Yanzhao.Rheological change differential protection scheme study with introduced tap stalls[J].Journal of Henan Science and Technology，2015,(02)：65-67.