換流站直流開關場故障

對於直流場內的中性點側,通常發生的是中性母線或接地極引線對地短路或斷線故障。 直流開關場中的設備故障主要指直流濾波器、平波電抗器的故障。 對於雙極直流輸電系統,上述直流開關場內的大部分故障是由於單極設備的原因引起,只對單極的運行產生影響。

換流站直流開關場故障(faultsintheDCswitchyardofconvertorstation)主要指發生於換流站直流開關場範圍內的故障,即從換流器高壓端出口至直流線路隔離開關、低壓端包括至接地極之間的所有設備或連線的故障。主要包括的設備有平波電抗器、直流濾波器、中性母線接地極引線直流隔離開關,以及直流場內通信濾波裝置和直流電流、電壓測量裝置等。
對於直流開關場內的高壓側較多發生的是設備支柱絕緣子對地閃絡故障。這將引起直流電流瞬時急劇增大,繼而保護動作使直流系統停運。
對於直流場內的中性點側,通常發生的是中性母線或接地極引線對地短路或斷線故障。如果發生對地短路故障,直流電流將流過站內接地網,造成站內接地網電位升高,並引起換流變壓器中性接地點流入直流電流,引起直流偏磁增大而產生飽和。如果發生開路故障,則直流電流將中斷,並使中性母線設備承受很大的過電壓應力。
直流開關場中的設備故障主要指直流濾波器、平波電抗器的故障。直流濾波器可能發生內部短路故障、元部件的過負荷造成元件過熱,或者由於支路內電容器元件的損壞數量達到一定程度後而導致電容器組件內的其它電容器元件雪崩式損壞。油浸式平波電抗器故障與變壓器故障基本相同。空氣絕緣的平波電抗器通常會由於絕緣設計強度或製造工藝問題而引起內部繞組局部發熱而損壞。這些故障直接威脅直流系統的設備安全,都將由控制或保護動作而使直流系統停運。直流開關場的開關設備中,比較特殊的是金屬迴路轉換斷路器(MRTB)。直流系統在從大地迴路穩態運行方式轉換為金屬迴路運行方式時,MRTB需要切斷的電流值約達運行直流電流的80%-90%。如果轉換不成功,則MRTB必須要經受數百毫秒間隔的拉斷電弧的時間,然後才能得到保護髮出的重合命令,以避免MRTB損壞。當系統中發生某些特殊不正常工況時,如大地迴路運行而一端接地極損壞或接地極引線斷開,同時該端中性母線接地刀閘又閉合時,則可能會有大電流流過站內接地網,造成地網損壞。
對於雙極直流輸電系統,上述直流開關場內的大部分故障是由於單極設備的原因引起,只對單極的運行產生影響。但在直流開關場的中性線側,有一段雙極共用的中性母線,發生在該處的對地短路故障或開路故障,將直接影響雙極的運行,甚至導致雙極停運。
直流控制保護系統通常雙重化配置,如果雙通道的故障切換邏輯失靈,將導致因控制系統全部失去而使直流系統停運。
還可能發生與直流輸電系統相關的次同步振盪故障。它通常是由於換流站附近發電機的轉速和機端電壓與直流控制系統的電流調節或附加的功率調製發生閉環諧振所引起的,其諧振頻率通常在20-40Hz。次同步振盪可能引起汽輪發電機的長軸系發生扭振而使設備損壞。換流閥觸發系統(包括觸發脈衝發生器和閥基電子迴路部分)的周期性故障,或直流控制信號與輸送功率產生振盪,當其振盪頻率與次同步諧振頻率相接近時,該信號的檢測有可能誤使交流繼電保護和直流保護動作,以致破壞系統的正常運行。

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