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超高压直流系统中的换流变压器保护

作者:李海英 陈松林 张宏波 文继峰 郑玉平 沈国荣  
评论: 更新日期:2011年04月17日


  
  1.5直流系统的特殊运行工况
  
  由于直流控制系统的特殊调节作用,使换流变压器遇到的运行工况以及故障情况不同于普通变压器。这些不同主要包括以下几点:
  
  a.直流系统的故障相当于换流变压器的区外故障,一般短路电流都不会太大。对于整流侧,穿越换流变的电流会增大,但由于直流控制保护系统的快速作用,很快会减小。对于逆变侧,直流系统的故障会造成直流电流无法传变至交流侧,反而会使穿越电流减小。
  
  b.对于换流变压器保护来说,直流系统造成的最严酷的区外故障为整流侧的阀短路故障,相当于换流变出口的两相或三相短路故障。但由于直流保护的干预,实际只会出现半个周波的两相短路。对于逆变侧,由于触发角很大,阀短路时流过换流变压器的电流较整流侧小很多。
  
  c.换流变压器发生区内故障时,直流系统一般不会提供短路电流。这是由直流控制系统的作用造成的。在整流侧,功率由交流侧转换至直流侧,换流变压器的故障只会造成这种转换的停止,而不会使功率反向,因此直流侧不会提供短路电流;在逆变侧,当故障轻微换相可以正常进行时,由于直流系统的定电流控制特性,直流侧不会提供额外的短路电流。如果故障严重,必然造成换相无法进行(交流电压降低),直流侧更不会提供短路电流。
  
  d.由于直流控制系统快速的调节作用,在需要的时候,可以快速的将功率传输由一个方向反至另一个方向,对于换流变压器来说,就会出现快速的潮流反向。
  
  f.换流变压器保护区内发生接地故障时,实际造成了阀的短路(参见图4)。由于阀的单向导电性,故障电流半周电流大,半周电流小,导致差电流中含有较大的二次谐波。
  
  g.对于逆变侧的换流变压器的区内故障,往往会导致换相失败的发生,从而在穿越电流电流中产生很大的谐波,但差电流(即提供给故障点的电流)仍主要为工频分量。
  
  h.由于换流变压器的特殊运行方式以及较大的漏抗(作为换相电抗),二次侧故障一般不会造成各侧TA的饱和,即使饱和造成保护的“误动作”也是正确的(换流变的区外即阀的区内故障,都会造成直流的停运)。但对于一个半开关的接线方式,交流系统区外故障时高压侧TA存在饱和的可能。见图7。这种情况下的误动作是不可接受的,必须防止。
  
  i.在阀未解锁前,当阀侧交流连线存在接地故障时,并不产生接地电流,也不会对变压器造成损害。但如此时不发现故障,阀一解锁后,就会造成阀的短路。因此要设置保护检测这种情况下的接地故障。

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