葛洲坝换流站极I阀控触发板故障导致直流闭锁事件分析

国网湖北省电力公司检修公司 曹 亮

葛洲坝换流站极I阀控触发板故障导致直流闭锁事件分析

国网湖北省电力公司检修公司 曹 亮

葛洲坝至上海±500kV直流输电工程，额定电压±500kV,额定电流1200A，额定容量双极1200MW，单极600MW。直流线路全长约1050公里，葛洲坝换流站，南桥换流站各一座，是我国第一条±500kV直流输电工程。本文对2017年5月葛洲坝换流站极I闭锁事件进行了深入分析，通过现场检查，分析录波等手段锁定故障点，找出了闭锁发生的原因，对避免同类故障在换流站的发生具有借鉴意义。

换流站；阀控；触发板

1 事件经过

2017年5月12日11:01:28，葛洲坝换流站P1.DMI装置故障告警，P1PPRB、P2PPRB主机检测到TDM通道异常，保护装置被闭锁,极1极控系统P1PCPB由于故障退出运行状态，P1PCPA切换至运行状态，140ms后极控主机P1PCPA检测到阀触发脉冲丢失，极1直流系统闭锁，事件记录入图1所示。极1闭锁后极2直流588MW大地回线运行（后按调度令将极2直流转至金属回线580MW运行），直流负荷损失182MW。

5月13日10:44葛洲坝站葛南直流极1不带线路OLT（300kV）试验正常。10:50葛南直流极1恢复运行正常。

图1 事件记录

2 检查及处理情况

2.1 极I直流场测量柜P1.DMI装置故障检查处理

极I直流场测量柜P1.DMI装置对应极1控制保护B系统，P1.DMI装置故障后导致极1控制保护B系统退出运行。故障发生后，现场检查发现极I直流场测量柜P1.DMI屏+1.H24层机箱（南瑞继保合并单元）存在间歇性重启现象，具体如图2所示。

图2 P1.DMI屏+1.H24层机箱发生重启

申请国调将P1PPRB、P2PPRB主机切换到“测试”状态后检查发现重启是由于该合并单元+1.H24.2位置DSP板NR1122A故障造成的，更换该板卡后P1PPRB、P2PPRB主机恢复正常运行（见图3）。

合并单元+1.H24机箱通过光纤接口板NR1125A采集极1线路电压Vd、中性母线电压Vee、阀侧中性母线电流IdYC、线路电流IdYL、阀侧极母线电流IdDC、中性母线出线电流IdDL，经DSP板NR1122A处理后通过TDM总线分别送P1PCPB、P1PPRB和P2PCPB、P2PPRB。由于P1.DMI屏+1.H24位置合并单元重启导致极控和极保护B系统TDM通道故障，造成极1极控系统P1PCPB退出运行状态，P1PCPA切换到运行状态。

图3 P1.DMI屏+1.H24层机箱功能示意图

2.2 P1PCPA阀触发脉冲异常检查处理

根据事件记录，极1极控双系统均检测到“阀VB.V1检测到触发异常”，相对应软件页如图4所示：

图4 阀VB.V1检测到触发异常检测逻辑

根据图4所示软件，故障报文显示为D6阀脉冲窗口期发出触发脉冲丢失告警。丢脉冲保护是按照在一个阀的CP脉冲窗口时间内检测与之换相阀的EOC信号来判断，如在CP脉冲窗口时间内检测不到EOC则判断为丢脉冲，如在CP窗口时间外检测到EOC则判断为误触发。例如，D6阀CP脉冲窗口时间内检测不到D4阀的EOC信号则报D6阀丢脉冲；D6阀CP脉冲窗口时间外收到D4阀EOC则报D6阀误触发。因此初步判断为A相D4阀发生了故障。

结合故障录波进一步分析发现，换流阀的触发存在如下几个特征：

图5 阀触发异常故障录波

（1）P1PCPA系统切换到运行状态后，中性母线电压Udn呈周期性波动，波动周期为一个周波20ms。

（2）系统切换前在阀4有触发同步信号的时刻阀侧电流IVD_ L1开始变化；系统切换以后在阀4有触发同步信号的时刻前约0.8msIVD_L1开始变化。即阀4发生了提前触发的情况。因此判断阀4出现了触发异常的情况。

根据上述分析，对A相D4阀触发情况进行了重点检查。进行阀触发试验发现D4阀120个晶闸管均无法导通，进一步检查发现阀控VBE屏负责D4阀触发的两块LE板芯片表面出现了不同程度的损坏现象，具体情况如图6所示：

图6 触发芯片表面损伤情况

对上述两块LE板进行更换后再次进行触发试验，试验结果正常。5月13日10:44葛洲坝站葛南直流极1不带线路OLT（300kV）试验正常。10:50葛南直流极1恢复运行正常。

3 故障原因分析

将更换下来的两块触发板LE1和LE2对板卡光通道、电源、接口芯片和电源回路电容等方面进行了测试，发现两块触发板卡测试均不合格。具体如表1所示：

表1板卡测试情况

电压，为板卡控制与接口芯片提供电源。供电回路如图7所示：

图7 LE板电源供电回路

检测发现2块LE板3.3V电源和5V电源均存在较大电压波动，其中：3.3V电源，最大值4.4V，最小值2.9V；5V电源，最大值10.92V，最小值3.6V。3.3V电源和5V电源电压波形如图8，9所示：

图8 3.3V电源异常波形

图9 5V电源异常波形

对2块LE板电源回路电容容值进行测量，发现容值均衰减严重。具体如表2所示：

表2 电容测量值

对2块LE板损伤的芯片和电源回路电容进行更换后，板卡3.3V、5V电源正常，A、B系统触发脉冲输出正常。

图10 3.3V电源正常波形

图11 5V电源正常波形

图12 LE板触发脉冲正常波形

综合上述检测结果，阀控触发板LE板故障原因为：板卡电容老化，容值下降，造成触发板控制电源输出异常，引起板卡接口芯片损坏，导致板卡触发信号无法发出。

4 结论

葛洲坝换流站阀控设备安装在阀塔顶部，电磁环境十分复杂，且无法单独对阀控加装空调设备，阀控运行环境温度与阀厅温度相同，运行温度较高，经过8年运行，板卡电容出现老化现象，容值下降，造成极I阀控VBE柜A相D4阀两块触发板卡LE板A系统的接口芯片损坏，导致A系统无法发出触发脉冲。由于阀控内部板卡故障检测机制不够完善，无法检测到该故障。当极I直流场测量柜P1.DMI装置合并单元DSP板NR1122A故障导致极I极控B系统故障转为极I极控A系统运行时，极I A相D4阀触发脉冲丢失，直流闭锁。

[1]赵畹君,陶瑜．葛洲坝—上海直流输电工程的基本特点[J]．电网技术,1988,03(2):20-26．

[2]赵畹君．葛洲坝—上海直流输电工程稳态运行特点[J]．电网技术,1989,06(2):32-35．

[3]曾南超．葛洲坝—上海直流输电工程的控制和保护概述[J]．电网技术,1988,03(1):11-14．

曹亮（1975—），男，工程师，副主任，长期从事直流换流站核心设备技术运维管理工作。