高压直流输电系统主要由整流站、逆变站、高压线路和相关附属设备(无功补偿设备、滤波设备和变压器等)组成。在送端将交流电变换为直流电(称为整流),经过直流输电线路送到受端,受端将直流电变换为交流电(称为逆变),然后送到受端的交流系统中供用户使用。送端进行整流变换的地方称为整流站,受端进行逆变变换的地方称为逆变站。整流站和逆变站统称为换流站。换流站设备包括阀厅设备和交流场设备、直流场设备。换流站阀厅内设备主要有悬挂式四重阀及相应的阀冷却系统。辅助设备包括站用电系统、消防系统、寻呼系统以及监视系统等。直流场主要设备有平波电抗器、复合型光CT/PT、直流滤波器以及直流开关等。与高压直流相关的设备主要有交流滤波器/并联电容器组、换流变压器和交流PLC滤波器等。
1换流站基本概述
高压直流输电系统基本上都是由高压线路、逆变站、整流站以及相关附属设备(滤波设备、变压器、无功补偿设备)等构成。在送端可以把交流电变为直流电,被叫做整流,然后在通过直流输电系统输送到受端,从而把直流变为交流电,叫做逆变,输送到交流受端中给用户提供使用。整流变换的送端叫做整流站,逆变变换的受端叫做逆变站。换流站包括逆变站和整流站。转流站设备主要包括交流场设备、阀厅设备以及直流场设备。
2高压直流换流站一次设备运行故障及分析
2.1开关类设备
在换流器的开关类设备运行中,主要对换流器的供电线路起保护、控制作用,方便了工作人员的操作、维修与控制,有效地提高了工作的安全性。而开关类设备的运行故障,主要由开关闪络和开关绝缘材料松脱两个原因引起。在开关的使用过程中,因为维修人员没有定期的进行维护、保养、预防工作,导致了开关类设备表面积累了污染物,而污染物中的盐成分对绝缘材料进行腐蚀。同时,长时间的使用会造成开关类设备的老化。这些一系列的因素造成了开关类设备运行过程中的闪络现象,从而发生故障。在开关绝缘拉杆的正常使用过程中,供电企业要保证绝缘拉杆的质量合格,要做好绝缘拉杆的防护措施,使拉杆的接头连接质量符合标准,有效地防止开关类设备绝缘材料的松脱,避免开关类设备的运行故障频繁出现。
2.2分析平抗类设备跳闸故障的原因
故障状况:换流器I级直流母线出现差动保护,直流I级跳闸。进行现场检查的时候,平波电抗器套管螺帽被冲开,出现局部烧伤的问题。出现上述问题的主要原因是检查烧坏或者脱落平波电抗器末屏引线以后通过末屏连接孔会把SF6全部漏光。是由于不能连接好套管内部末屏和电容表面芯子接地铜带,导致绝缘套管内部会悬浮一定的接地铜带,促使十分容易击穿电容表面末屏。
2.3滤波器设备
滤波器设备的运行,对换流站的信号进行过滤,保证了电能的质量,是换流站的重要组成。而在现实的滤波器使用过程中,存在着普遍的问题,主要是外部因素、绝缘因素以及质量因素等导致的跳闸现象。在滤波器的使用过程中,外部天气条件的变化,会对电容器造成影响,从而导致了滤波器的跳闸。同样,滤波器的设备质量问题、电缆的破损、绝缘材料的性能低下等因素,都会造成滤波器的故障发生。
3防范措施
3.1开关类设备
第一,在设计不完整串开关的时候,需要合理分析绝缘配合以及计算入侵波的过电压,充分分析处于热备用情况下两个开关的雷击入侵波过电压。第二,为了可以不断增加设计不完整串开关实际的耐雷情况,需要把避雷针合理的放置在开关附近护着可以把避雷针安装在线路杆塔上。第三,把PRTV涂料喷涂在不完整串开关上,以便于能够增加防雨闪和污闪的能力。
3.2平抗器设备的应对措施
针对平抗器设备的问题,工作人员首先要对平抗器设备进行质量管控,要严格按照作业标准,对线路进行连接,要保证铜带与绝缘套的接触良好,防止在换流器的使用过程中平抗器设备出现问题。
3.3避雷器类设备
核对变电站中避雷器线路进线防雷实际水平,相关线路检查完以后需要一定的校核报告,并且对于不合理的要重新计算,对于那些改进和新建的输电线路,在进行验收的时候,需要及时检查变电站内部防雷计算报告以及避雷器设计情况,合理的选择型号以及安装位置,如果问题严重,需要及时更换。
3.4交流滤波器类
日常基础防护。这类一次设备所需要注意的要素有很多,所以要从各个方面进行分析。在遭遇低温雨雪天气时,要注意覆冰情况的产生,当超过一定范围后要及时申请停电进行除冰,防止设备出现损坏。在电容器组高压端管母线进行设计的时候,为了避免电缆破损导致断路故障出现的情况出现,要注意电容器和管母线连接电缆的走向。当走向出现异常情况,要及时阻止进行观察。此外,要加强对各个连接电缆的检查维护力度,对于一些电缆绝缘胶皮破损、皲裂状况要及时进行修补、更换。对于一些危险区域的电缆最好要予以加装热缩套管来进行绝缘防护,从而保证电缆与电容外壳、金属构架之间有一定的距离。当对电容器塔进行清扫时,首先要对施工人员进行安全教育,让他们对一次设备的运行有一定的了解,对一些注意事项要交代清楚,如:禁止踩踏电容器套管等。另外,电容器在进行更换、安装的过程时,要轻取轻放,尽量让瓷瓶和壳体不受到任何损害。在搬运的过程中将容器处于直立状态,利用吊环来完成搬运工作。无功不足防护。第一,对换流站交直流滤波器的日常巡视间隔进行缩短,在巡视的过程中如果电容器出现漏油或是鼓肚的情况要立即停电进行处理,不能让事故进一步扩大。第二,当这种类型的设备装置都无法运行时,第一件事就是要通知工作人员进行处理,随后要将系统任意一级进行手动闭锁。第三,当设备由于运行不平稳而导致发出警告信息时,这就表明这个区段出现无功不足的情况。对于这类情况要对维修部门提出申请,对小组设备的工作状态进行调整,让它处于非选择状态,从而对计数器进行归零处理,进而避免设备故障的恶化。避雷器类。首先,要对各个变电站线路设备的防雷水平进行一个测量,并完成校核工作。对于那些设计院未提供有效的防雷校核报告要重新进行测量、计算。其次,对于一些新建、改建的线路,在验收时要对避雷器进行防雷计算校核,对设备的选型以及安装位置等情况都要进行全面地检查,当出现较大的误差时要予以纠正或者更换。
4结论
全球一体化的发展,带动了我国经济的水平,促进了电能行业的改革。在高压直流换流站的应用过程中,取得了一定的成绩,也存在着诸多的问题。这就需要供电企业对供电设施的质量进行严格管控,对换流站运行过程中发生的问题进行统计,分析判断出原因,制定合理科学的应对措施。同时,供电企业也需要组织维修人员,对供电设施定期的进行维护、保养、预防工作,及时的发现问题,解决问题,避免在使用过程中的换流站的运行故障发生,从而提高高压直流换流站的工作效率,提高供电企业的经济收益,为人们的生活带来便利,为企业的发展提供保障。
参考文献：
[1]周海峰,郭树永.高压直流换流站一次设备运行分析及故障预防[J].华电技术,2020(1):49-51.
[2]王俊生,吴林平,王振曦等.高压直流控制保护系统IEC61850建模[J].电力系统自动化,2020,33(1):41-44.
[3]张鹏,贺智,高锡明等.直流换流站隔离开关支柱绝缘子人工污秽试验[J].高电压技术,2020,34(8):1774-1777.
