特高压直流换流站保护装置调试要点浅析

冷欧阳，田立山

(国网内蒙古东部电力有限公司，内蒙古　呼和浩特　010020)

锡盟—泰州±800 kV直流输变电工程已经过相关测试，并成功带电投产。这项工程将在我国大气污染防治行动计划中扮演重要角色，是世界上首个额定容量达到1 000万kW的±800 kV特高压直流输电工程。该工程的建成投产将成为高压直流输电领域一个重要的标志，不仅仅创造了新的国内记录，更刷新了世界纪录，将最高额定容量由此前800万kW提高到了1 000万kW[1]。

该工程为全新的高电压直流输电，对保护、耐压等级等都提出了严格的要求。按照全面严格考核的原则，在实验室进行了2 701项联调试验，在现场进行了631项系统调试试验。经过各方的不懈努力，最终达到了相应的设计效果、交付标准[2]。

本文将分析高压直流换流站保护系统在调试过程中所遇到的问题，以及产生的经验与教训。

1　保护装置类型及主要特点

1.1　保护装置类型

本站采用的NSR-376装置为由微机实现的数字式调相机变压器组保护装置，提供一个调相机变压器单元所需要的全部电量保护，保护范围包括：主变压器、调相机、励磁变。

NSR-376装置适用于调相机变压器组单元接线或其他接线方式，与此同时可满足各部分电气监控自动化系统的相关要求[3]。

针对一个大型调相机变压器组单元，根据保护的可靠性应当配置2套NSR-376保护装置，2套保护装置可以实现主保护、后备保护的全套双重化，操作回路组成独立屏柜，有利于运维人员日常维护，非电量保护独立组屏则有利于相关保护数据读取。2套NSR-376装置分别取自不同组电流互感器，其中主保护与后备保护二者共用1组电流互感器读取数据，装置出口分别对应2组不同的跳闸线圈，双重化的2套NSR-376装置二次回路完全独立[4]。

NSR-376装置充分考虑大型调相机变压器组保护最大配置要求。图1为NSR-376装置在大型调相机变压器组保护上的典型应用配置及组屏方案。本保护包括调相机保护、励磁变保护及主变保护。

图1 NSR-376 在调相机变压器组中的应用配置

1.2　保护装置主要特点

本装置通过高性能CPU和DSP实现中央处理器与数字信号处理器的有机结合，从而形成良好的的硬件设计平台，通过模块化设计，使得整个设计更加简洁，便于维护。为了防止保护误动，通过相应设置使得只有保护启动元件动作才能开放出口继电器正电源，从而实现了此项功能[5]。

为了实现故障报告和事件记录的实时整理，采用了相应的采样和计算技术，使得整个过程高速，报告与记录生成及时。

为使对外的电磁辐射也满足相关标准，本装置将强电和弱电分开，采用一定的的抗干扰措施，使得整个装置满足国家标准。装置可以通过系统设置进行自我检测，减少相应故障发生[6]。

2　保护装置调试方法

2.1　调试准备工作

a. 计算相应定值。首先应写出相应保护所需定值并进行计算，应计算出装置实际投入使用时的定值。

b. 应对装置及屏柜在开包后进行相关检查，保证外观无问题。

c. 检查装置及相关设备是否与保护系统正确连接，验证相关安装的正确性。

d. 因为本项目所选用设备具有通信功能要求，在调试之前应当首先配置通信模块。功能测试和相应的二次系统测试应当完整全面。本工程相应一次系统具备校验条件，要进行极性校验。

2.2　安装

a. 首先应检查现场条件，现场的电气条件和机械条件都将对设备安装有相应的影响，应进行检查并保证相应值在允许范围内。

b. 安装时应先对接地进行安装，并用黄绿交替的导线将保护装置插件背板的接地端子连接到接地铜排上。为减少误操作等，接地线应尽可能短，确保接地线具有最佳的导电性。需要着重考察接地点容量和防腐蚀能力，保护装置地与变电站地之间的阻抗应满足相关国家标准，装置只能一点接地。

c. 装置接线应符合接线图的要求。

需要注意的是接地线是否与主网可靠相连关系到调试过程中的安全。

2.3　通电前检查

对于外部回路而言，通电前需要进行检查，包括与该保护装置相连接的系统中的其他部分。其中需要检查TA回路、直流电源、开入回路与开出回路。TA检查中主要是极性检查、TA回路电流检测量(一次注入电流)及接地检查。

2.4　装置通电检查

2.4.1开关电源通电检查

对于直流电源，在仅插入的情况下应进行以下检验。

a. 接入额定电源时，失电告警继电器与“直流消失”触点应分别可靠吸合、可靠断开。

b. 当外加试验直流电源由0缓慢调至80%额定值时，用万用表监视失电告警继电器触点应为从闭合到断开。然后，拉合1次直流电源。

c. 在断电的情况下，转插电源插件，然后在输入电压为额定电压时，各级输出电压值应保持稳定。

d. 快速拉合直流试验，进行3次快速拉合直流试验，装置应无任何异常。

2.4.2装置上电设置

在断电的情况下，插入全部插件，连接好面板与管理板之间的扁平电缆线。在此过程中，如果软压板错误告警，则应对软压板进行重新操作；如果设备参数错误或设备参数不一致告警，需要重新固化设备参数；如果定值错误或定值不一致告警，需要重新固化定值；同时应校验装置类型、软件版本号是否正确。

2.4.3模拟短路故障试验

在进行模拟短路故障试验前，应首先估计短路电流的大小，选择合适的断路器及电缆，确保满足短路电流的要求[7]。 调试过程中，在保护逻辑上曾出现了相关问题，在进行“模拟线路差动动作”开出传动试验时，由于该测试功能未能实现保护出口，即“跳交流断路器”、“闭锁换流器”、“跳直流断路器”等，从而触发了直流保护“失灵启动远跳”保护功能。

失灵启动远跳保护的逻辑如图2所示。

图2 失灵启动远跳保护逻辑框图

发生故障后，可以通过相关故障录波对问题进行诊断，发生故障时刻故障录波波形如图3所示。

图3　故障录波波形

由故障录波波形可以看出，模拟的直流线路差动保护未出口跳闸，交流断路器未分闸，且阀侧电压满足失灵启动远跳保护的电压判据。

直流保护程序存在“模拟线路差动动作”开出传动测试功能不完善问题，主要体现在触发该测试功能后，跳闸出口不能执行“跳交流断路器”、“闭锁换流器”、“跳直流短路器”等出口，引起失灵启动远跳保护误动作。在修改相关程序后，调试得以正常进行。

3　结束语

根据本次调试的相关内容，可以得出调试的相关要点。首先检查接线正确性，其中重点检查接地是否安全，是否与主地网进行连接。熟悉装置功能，装置上电前要核实装置出厂前是否对相应位置的绝缘进行了检测，并且对于相应回路(如TA回路进行检查)。装置通电后对装置的电源进行检查，并插入全部插件，根据不同告警功能进行调试。在进行模拟短路试验时注意相关参数是否已达到安全稳定的调试目的。