胶东换流站换流变控制及动作原理分析

杨 勇，刘丽娜，于 洋，程 宁

（国网山东省电力公司检修公司，济南 250118）

胶东换流站换流变控制及动作原理分析

杨 勇，刘丽娜，于 洋，程 宁

（国网山东省电力公司检修公司，济南 250118）

换流变分接头的控制对高压直流输电系统的运行起着重要作用。以胶东换流站为例，介绍换流变分接头各种不同控制方式，阐述换流变分接头控制原理，并说明其他功能，为快速确认换流变分接头动作故障点提供参考，保证换流变压器通过分接头的调整能使换流器在优化参数下正常运行。

直流输电；换流变；分接头；控制；动作原理

0 引言

换流变压器分接头控制是直流输电系统控制系统中用于自动调整换流变压器有载分接开关位置的一个环节［1］，其目的是保持整流器的触发角α（或逆变器的关断角γ）在指定的范围内或者维持阀侧绕组空载电压Udi0在指定的范围内，以便减小其无功消耗，降低直流传输中的线损，提高直流系统能量利用率［2］。换流变压器的分接头控制属于慢速控制，每步约5～10 s。因此在整个极控系统的协调配合中，由阀组控制改变触发角α值对扰动进行快速响应，维持恒定的直流电流，再由换流变压器分接头控制进行慢速控制，维持整流侧触发角α在设定的范围之内。分接头控制包括自动和手动两种运行模式。功率传输的过程中，分接头用于控制触发角α（或逆变器的关断角γ）和阀侧理想空载电压，此时应避免在直流功率传输的过程中对分接头进行手动控制。在自动控制模式下，换流变压器分接头根据整流器触发角α的角度（或逆变器的关断角γ的角度）进行调节［3］。

1 分接头控制方式

自动模式下，分接头控制方式包括空载控制、角度控制、理想空载直流电压Udi0控制，Udi0限幅在手动模式下也有效［4］。

1.1 角度控制

1.1.1 触发角控制

整流侧的分接头控制用来维持触发角α在指定的范围内（根据银东直流系统设计规范书，银东直流整流站触发角α稳定在15°±2.5°），银东直流系统正常运行时，触发角控制比较触发角α实际值与触发角α设定值（设定值为15°）的大小，如果差值大于2.5°，极控系统发出降分接头指令，如果差值小于-2.5°，极控系统则发出升分接头指令［5］。

1.1.2 关断角γ角度控制

逆变侧的分接头控制用来维持关断角γ在指定的范围内（根据银东直流系统设计规范书，银东直流整流站关断角γ稳定在17°±2.5°），银东直流系统正常运行时，关断角控制比较触发角γ实际值与触发角 γ设定值（设定值为 17°）的大小，如果差值大于2.5°，极控系统发出降分接头指令，如果差值小于-2.5°，极控系统则发出升分接头指令。

1.2 阀侧空载电压控制

胶东换流站作为逆变站正常运行时，阀侧空载电压Udi0控制通过比较Udi0_act（阀侧空载电压实测值）与 Udi0_ref（根据胶东换流站设计规范书， 胶东换流站阀侧空载参考值333.63 kV）的大小，如果大于3.4 kV，极控系统则发出升档命令，如果小于-3.4 kV，极控系统则发出降档命令。

2 分接头动作原理

当极控系统通过逻辑计算后，将分接头的升降停止命令通过现场串行总线发送至换流变有载分接开关有载调压开关机构箱内，进行分接头升降操作，如图1所示。

图1 换流变压器有载分接开关控制回路

以升档为例说明，极控系统发出升档命令时，电流通过X3／2经S1（1-4）→S1（9-10）→K1（32-31）→S12（7-8）→S6.2（3-4）→S5（11-12）→K3（22-21）→K2（A1-A2）→S1（11-12）到X3／3，K2继电器通电吸合，K2的1-2、3-4、5-6闭合，使电机主回路线路接通，电机转动。同时，K2的21x-22x断开，以闭锁降档操作回路。电机转动约0.4 s后，通过电动机构的机械部件S12动作，使S12的3-4、9-10闭合，5-6打开。电流通过S12的9-10、X4／2-1、K1（A2-A1），K1继电器的线圈吸合，K1的31-32、41-42打开，1-2、3-4、5-6闭合，闭锁住升、降控制开关，实现电动机构的步进操作，此时K2线圈的吸合由S1（7-8）→S12（3-4）→S12（7-8）→S6.2（3-4）→S5（11-12）→K3（21-22）→K2（A1-A2）→S1（11-12）回路通电保持。直至电机转动约4.5 s，驱动S12动作的机械部件复位，S12上的所有触点也都复位，给K2线圈通电的回路断开，升接触器复位使电机断电，同时启动触点S11（1-2）再次闭合。一个由保持触点的动作臂操作的制动盘使电动机构停在正常的运行位置。如电动机构运行过程中控制电源断电，因S12（3-4）是闭合的，在重新恢复电源后电动机构将继续按原来动作方向自动启动并运行到正确位置。

3 有载分接开关升降档切换开关的动作顺序

以有载分接开关6档降到5档为例，动作过程如图2所示。

图2 有载分接开关降档顺序过程

1）主触头x通过负载电流，H触头臂接第7分接，V触头臂接第6分接；

2）主触头x通过负载电流，H触头臂接由第7分接移至第5分接，V触头臂接不动；

3）主触头x断开，负载电流在第一次过零时灭弧，过渡触头y及过渡电阻Ry通过负载电流；

4）过渡触头y及u均接通，负载电流在过渡触头y及u两回路间分配通过；

5）过渡触头y断开，并在电流第一次过零时灭弧，过渡触头u及过渡电阻Ru通过负载电流；

6）主触头v及过渡触头u均闭合，主触头v通过负载电流，开关完成6档到5档的操作。

4 结语

通过介绍胶东换流站换流变分接头控制及动作原理的分析，便于平时的运行维护，尤其在故障处理情况下，便于运维人员快速确认换流变分接头动作故障点，便于恢复正常运行。也为其他换流站提供换流变分接头故障处理提供参考。

［1］咸日常.变压器有载分接开关常见故障的综合判断与现场处理［J］.高压电器，2002，38（5）：49-51.

［2］莫登斌，孙晓梅.变压器有载分接开关电动机构故障的现场处理［J］.变压器，2010，47（2）：31-33.

［3］付贤东，汤李龙.变压器有载分接开关调档故障的现场处理［J］.工程技术（全文版），2016（12）：232.

［4］赵畹君．高压直流输电工程技术［M］．北京：中国电力出版社，2004.

［5］浙江大学发电教研组直流输电科研组．直流输电［M］．北京：水力电力工业出版社，1985.

Control and Operation Principle of Converter Transformer in Jiaodong Converter Station

YANG Yong，LIU Lina，YU Yang，CHENG Ning
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China）

The control of converter transformer tap plays an important role in HVDC transmission system operation.Taking Jiaodong converter station as an example，different control modes of the converter transformer tap and those control principles are introduced.The other functions of the converter transformer tap are also illustrated.It provides the theoretical basis for confirming the fault point of converter transformer tap quickly，which ensures that the converter transformer can run normally with optimizing parameters through the adjustment of the tap.

DC power transmission；change flow；tap；control；operation principle

TM72

B

1007－9904（2017）02－0052－03

2016-09-08

杨 勇（1986），男，从事高压直流系统运行、维护工作；

刘丽娜（1988），女，从事高压直流系统运行、维护工作；

于 洋（1986），男，从事高压直流系统运行、维护工作；

程 宁（1983），男，从事高压直流系统运行、维护工作。