郝長城，王華鋒，楊萬開，王斌澤，周亮

(1.國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院，北京市 102209；2.中國電力科學(xué)研究院，北京市 100192；3.中電普瑞電力工程有限公司，北京市 102200)

一種±800 kV直流換流閥技術(shù)改進(jìn)方案及驗證

郝長城1，王華鋒1，楊萬開2，王斌澤1，周亮3

(1.國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院，北京市 102209；2.中國電力科學(xué)研究院，北京市 100192；3.中電普瑞電力工程有限公司，北京市 102200)

哈密—鄭州±800 kV直流輸電工程哈密南換流站極Ⅱ低端換流閥技術(shù)改進(jìn)工程是國內(nèi)首次對國外品牌換流閥進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)的工程。首先對原國外品牌換流閥的技術(shù)缺陷及相應(yīng)技術(shù)改進(jìn)方案進(jìn)行了介紹。然后對工程現(xiàn)場分系統(tǒng)調(diào)試、站系統(tǒng)調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試等方案的設(shè)計和主要創(chuàng)新點進(jìn)行梳理。最后對工程現(xiàn)場調(diào)式情況進(jìn)行了介紹，結(jié)果顯示，改進(jìn)后的換流閥直流均壓電阻運行溫度顯著降低，晶閘管狀態(tài)檢測機(jī)制更加完善。試驗中未出現(xiàn)保護(hù)誤動作或故障跳閘等錯誤，未出現(xiàn)換相失敗等異常問題,改進(jìn)后的換流閥性能參數(shù)滿足工程設(shè)計要求。

高壓直流輸電(HVDC)；換流閥；型式試驗；工程調(diào)試

0 引 言

哈密—鄭州±800 kV特高壓直流輸電工程(以下簡稱哈鄭工程)是國家“疆電外送”的首個特高壓項目，是我國“西電東送”能源戰(zhàn)略的重要組成部分。工程西起新疆維吾爾自治區(qū)哈密地區(qū)的哈密南換流站，東至河南省鄭州市鄭州換流站，輸電距離約為 2 210 km，額定功率為8 000 MW，額定電壓為 ±800 kV，額定電流為5 000 A[1]。

哈鄭工程哈密南換流站極Ⅱ低端換流閥采用某國外品牌。在國內(nèi)多個已投運直流輸電工程中發(fā)現(xiàn)，該換流閥存在部分設(shè)計缺陷，為了提升工程運行的可靠性，國家電網(wǎng)公司決定在哈密南換流站對該換流閥進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。改進(jìn)后的換流閥于2015年1月30日通過工程調(diào)試和試運行，正式投入商業(yè)運行。

本文對該國外品牌換流閥在工程運行中出現(xiàn)的直流均壓電阻溫度過高，在逆變側(cè)運行時會出現(xiàn)換相失敗等問題進(jìn)行介紹，并提出將直流均壓電阻外移、替換閥基電子設(shè)備(valve base electronics, VBE)、完善軟件保護(hù)邏輯等相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)方案。將本文提出的技術(shù)改進(jìn)方案應(yīng)用于哈鄭工程哈密南換流站極Ⅱ低端換流閥的改進(jìn)中。改進(jìn)后的換流閥順利通過了型式試驗和例行試驗、現(xiàn)場分系統(tǒng)調(diào)試、站系統(tǒng)調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試等一系列試驗驗證。

本次換流閥技術(shù)改進(jìn)是國內(nèi)首個對已投運的國外換流閥進(jìn)行的技術(shù)改進(jìn)工程，是國外換流閥技術(shù)和國內(nèi)換流閥技術(shù)的首次融合。此類直流輸電工程國內(nèi)尚沒有相關(guān)工程調(diào)試經(jīng)驗供借鑒。本文重點對工程現(xiàn)場試驗內(nèi)容進(jìn)行介紹，對試驗方案的創(chuàng)新點進(jìn)行總結(jié)和梳理。

1 換流閥技術(shù)改進(jìn)方案

1.1 該國外品牌換流閥主要設(shè)計缺陷

在±800 kV直流輸電工程復(fù)龍站、錦屏站的實際運行及哈密換流站的建站工程調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，該國外品牌換流閥主要存在以下設(shè)計缺陷[2-3]。

(1)大功率的直流均壓電阻設(shè)置在晶閘管觸發(fā)監(jiān)測板上而沒有相應(yīng)的散熱措施，使該器件運行溫度長期在90 ℃以上，對電阻自身及周圍元器件的使用壽命存在不利影響，并影響換流閥長期安全穩(wěn)定運行。

(2) 由于VBE的觸發(fā)監(jiān)控邏輯不夠完善，逆變運行狀態(tài)下反向恢復(fù)期保護(hù)有誤動作的現(xiàn)象，引起晶閘管狀態(tài)檢測錯誤，或逆變運行時發(fā)生換相失敗等問題。

(3)換流閥阻尼電阻水容積較小，偏小的冷卻容量導(dǎo)致閥冷卻系統(tǒng)低流量保護(hù)動作延時過短。該國外品牌換流閥低流量保護(hù)動作延時為3 s，低于采用其他技術(shù)路線的換流閥的設(shè)計水平。

1.2 技術(shù)改進(jìn)方案

本次技術(shù)改進(jìn)主要針對晶閘管觸發(fā)監(jiān)測板、阻尼電阻、直流均壓電阻、VBE和通信光纜等部件。針對上述技術(shù)缺陷，經(jīng)過系統(tǒng)仿真分析、理論計算和電氣試驗，最終確定在不改變換流閥整體結(jié)構(gòu)的前提下，采用運行可靠性較高的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的A5000型換流閥設(shè)計技術(shù)對該換流閥進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。

1.2.1 改進(jìn)直流均壓回路設(shè)計

原換流閥的直流均壓電阻安裝在TFM板卡上，導(dǎo)致TFM板溫度偏高。為了解決該問題，采用A5000型換流閥直流均壓回路設(shè)計技術(shù)將直流均壓電阻從原觸發(fā)監(jiān)測板中移出，并安裝在水冷散熱器表面。通過此項改進(jìn)可增大直流均壓電阻散熱效率，降低運行溫度，提高換流閥防火性能。由于更換了晶閘管觸發(fā)監(jiān)測單元，重新設(shè)計的直流均壓電阻阻值由500 kΩ變更為102 kΩ，其運行功率減小為30 W。

1.2.2 改進(jìn)阻尼回路設(shè)計

采用A5000型換流閥阻尼電阻設(shè)計技術(shù)研發(fā)新的具有大冷卻容量的阻尼電阻替代原阻尼電阻，并改單電阻結(jié)構(gòu)為雙電阻并聯(lián)結(jié)構(gòu)。完成該項改進(jìn)后，阻尼電阻水容積得到了提升，電阻體積增大后，水容量增加了0.366 L，整個閥模塊約增加10.98 L。改進(jìn)示意圖如圖1所示。

圖1 阻尼電阻改進(jìn)示意圖Fig.1 Improvement of damping resistor

1.2.3 升級晶閘管觸發(fā)監(jiān)測板設(shè)計

依據(jù)A5000型換流閥晶閘管觸發(fā)監(jiān)測板設(shè)計技術(shù)，研制可靠性更高的新型換流閥晶閘管觸發(fā)監(jiān)測板替代原國外技術(shù)產(chǎn)品，加入了阻燃板等防火措施，并采用垂直插拔和U型槽固定的方式，有效減少換流閥運行過程中，振動對板卡所產(chǎn)生的影響，并降低火災(zāi)發(fā)生概率。改進(jìn)示意圖如圖2所示。

圖2 觸發(fā)監(jiān)測單元改進(jìn)示意圖Fig.2 Improvement of trigger monitoring unit

1.2.4 完善換流閥觸發(fā)與保護(hù)邏輯功能設(shè)計

采用接口技術(shù)成熟的A5000型換流閥VBE替代原VBE，消除原VBE的邏輯設(shè)計缺陷。用A5000型換流閥高壓光纖替換原有光纖和信號傳輸電纜，使VBE、換流閥觸發(fā)監(jiān)測單元、控制保護(hù)系統(tǒng)間信號全部采用光信號傳輸，使二次系統(tǒng)間配合更加穩(wěn)定、可靠。

2 技術(shù)改進(jìn)方案廠內(nèi)驗證試驗

按照上述技術(shù)改進(jìn)方案完成對換流閥模塊的一系列改進(jìn)后，依據(jù)相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)對其電氣性能進(jìn)行校核與試驗驗證。廠內(nèi)試驗主要包括型式試驗和例行試驗2部分。

2.1 型式試驗

型式試驗是對換流閥運行性能、電氣應(yīng)力、損耗及散熱特性等進(jìn)行的全面測試，是對改進(jìn)方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計、電氣設(shè)計和水路設(shè)計是否滿足工程運行要求的最基本驗證。按照IEC 60700—1《高壓直流輸電晶閘管閥—第1部分》等標(biāo)準(zhǔn)，對完成技術(shù)改進(jìn)的換流閥進(jìn)行表1所列的型式試驗[4]。

表1 改進(jìn)后換流閥型式試驗項目

Table 1 Type test items of improved thyristor valve

2.2 例行試驗

例行試驗主要完成對改進(jìn)后的閥模塊進(jìn)行逐個晶閘管級觸發(fā)性能測試、耐壓性能和水路密封性的出廠測試試驗。具體包括閥模塊外觀檢查、阻尼回路參數(shù)測量、觸發(fā)監(jiān)測單元功能測試、晶閘管級低壓觸發(fā)測試、晶閘管級交流耐壓試驗、水壓試驗等。

2.3 試驗情況及結(jié)論

2.3.1 型式試驗

本次換流閥改進(jìn)后的型式試驗均嚴(yán)格按照IEC 60700—1標(biāo)準(zhǔn)完成，試驗結(jié)果合格。具體的試驗接線、試驗方法本文不再贅述。

試驗中換流閥最大持續(xù)運行試驗電流達(dá)5 300 A，最大暫態(tài)運行負(fù)載試驗時間達(dá)10 s。以上試驗結(jié)果表明換流閥改進(jìn)后，運行特性、絕緣配合設(shè)計滿足工程運行要求。

2.3.2 例行試驗

改進(jìn)后的換流閥閥模塊均通過了全部例行試驗。試驗結(jié)果表明，晶閘管級阻尼回路與觸發(fā)監(jiān)測單元配合良好，具有正常完成晶閘管同步觸發(fā)和過電壓保護(hù)等功能。閥組件交流耐壓性能良好。改進(jìn)后的水路沒有出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，晶閘管級長期低壓觸發(fā)過程中沒有發(fā)生元器件過熱現(xiàn)象。

3 工程調(diào)試方案及創(chuàng)新點

3.1 本次工程調(diào)試方案制定依據(jù)

本次換流閥技術(shù)改進(jìn)工程調(diào)試方案調(diào)試項目的確定參考了“三?！薄ⅰ叭龔V”、“錦蘇”、“哈鄭”等工程調(diào)試方案，并結(jié)合此次換流閥技術(shù)改進(jìn)工程的技術(shù)特殊性對常規(guī)的工程試驗項目進(jìn)行了必要的調(diào)整和精簡[3-5]。

本次換流閥技術(shù)改進(jìn)工程調(diào)試方案主要基于本工程的以下特殊性進(jìn)行編制。

(1)本次換流閥技術(shù)改進(jìn)工程是基于已投運的換流閥進(jìn)行的，是對換流閥進(jìn)行的局部改進(jìn)。經(jīng)計算分析，改動部分對原換流閥整體絕緣性能等一次設(shè)備參數(shù)無影響。

(2)本次換流閥技術(shù)改進(jìn)工程分系統(tǒng)調(diào)試范圍只包括換流閥、VBE及控制保護(hù)中與VBE接口的設(shè)備。對其他未改動設(shè)備不再重復(fù)分系統(tǒng)調(diào)試。

(3)本次工程調(diào)試的試驗?zāi)康闹饕球炞C改進(jìn)后，二次設(shè)備邏輯配合的正確性，一次設(shè)備不是主要的試驗對象。

(4)基于A5000型換流閥設(shè)計技術(shù)的換流閥，已具備包括哈密南換流站極Ⅰ在內(nèi)的多個直流輸電工程應(yīng)用經(jīng)驗，其在哈密南換流站的應(yīng)用可靠性在建站試驗中已經(jīng)得到充分驗證，對相關(guān)換流閥保護(hù)邏輯設(shè)計等內(nèi)容可以進(jìn)行適度精簡。

(5)哈鄭工程在此次換流閥技術(shù)改進(jìn)前已經(jīng)投入商業(yè)運行近1年，換流變、直流場、交流場、輸電線路等設(shè)備的可靠性已經(jīng)得到了充分驗證，此次工程系統(tǒng)調(diào)試不必重復(fù)相關(guān)的設(shè)備試驗項目。對工程調(diào)試試驗項目的科學(xué)精簡可以有效縮短工程工期，節(jié)約工程成本。

3.2 本次工程調(diào)試項目

基于以上工程調(diào)試方案設(shè)計依據(jù)，本次換流閥改進(jìn)工程的分系統(tǒng)、站系統(tǒng)和系統(tǒng)調(diào)試項目如表2所示[5-11]。

通過以上試驗項目可以全面驗證本次換流閥技術(shù)改進(jìn)后，直流系統(tǒng)一次和二次設(shè)備功能的正確性和運行的可靠性。

3.3 調(diào)試技術(shù)創(chuàng)新點

本次工程調(diào)試對象不同于以往所有的直流輸電工程換流站，其一次核心設(shè)備換流閥是在不改變原換流閥一次主結(jié)構(gòu)的前提下，通過對閥上阻尼電阻、觸發(fā)監(jiān)測板、VBE等設(shè)備，采用國內(nèi)換流閥技術(shù)進(jìn)行的局部改進(jìn)。盡管2種技術(shù)路線的換流閥均具備成熟的工程調(diào)試經(jīng)驗，但2種技術(shù)融合后的換流閥工程調(diào)試尚屬首次。

表2 哈密南換流閥改進(jìn)工程調(diào)試試驗項目

Table 2 Improvement project commissioning

items of Southern Hami converter

3.3.1 對不同技術(shù)路線換流閥工程調(diào)試技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新性的技術(shù)融合

分系統(tǒng)調(diào)試中，主要采用A5000型換流閥分系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)，結(jié)合改進(jìn)后換流閥的一次元件參數(shù)變化理論計算值和原換流閥晶閘管等元件保護(hù)閾值設(shè)定值，確定分系統(tǒng)調(diào)試項目和調(diào)試方案。

在站系統(tǒng)調(diào)試和系統(tǒng)試驗設(shè)計中充分考慮換流閥電抗器、晶閘管等主體一次設(shè)備元件為國外產(chǎn)品和觸發(fā)監(jiān)測單元、VBE等二次設(shè)備元件為國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的特點，在驗證控制配合的正確性和可靠性上增加了擾動試驗等試驗內(nèi)容，達(dá)到重點驗證一次設(shè)備和二次設(shè)備控制接口是否正確的目的。

3.3.2 對常規(guī)的工程調(diào)試試驗內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)精簡

本次換流閥技術(shù)改進(jìn)工程是基于原已投運工程設(shè)備進(jìn)行的局部改進(jìn)，整個技術(shù)改進(jìn)方案只涉及換流閥相關(guān)部分。對換流變、直流線路等其他主要設(shè)備無任何變動。如果仍按照以往常規(guī)工程進(jìn)行全部試驗項目，必將帶來不必要的人力和物力浪費。

本次系統(tǒng)調(diào)試方案結(jié)合本次換流閥改進(jìn)工程實際特點，對常規(guī)直流工程調(diào)試項目進(jìn)行了細(xì)致梳理和仔細(xì)分析。對不必重復(fù)的試驗項目進(jìn)行合理精簡，對本次改進(jìn)所引起的如觸發(fā)監(jiān)測單元與晶閘管、VBE配合是否正確等新的試驗內(nèi)容重新設(shè)計擾動試驗。在保證工程質(zhì)量的前提下，將常規(guī)直流工程建設(shè)所需數(shù)月的系統(tǒng)調(diào)試時間縮短為數(shù)周。

3.3.3 擾動試驗(VBE在線更換板卡)

與以往直流工程調(diào)試試驗相比，本次換流閥技術(shù)改進(jìn)工程，在系統(tǒng)調(diào)試試驗項目中首次進(jìn)行了線路帶功率工況下的VBE在線更換主控板的系統(tǒng)擾動試驗。

VBE等換流站二次設(shè)備可在線更換板卡一直是直流工程建設(shè)招標(biāo)規(guī)范中對換流站二次設(shè)備設(shè)計的一項重要要求指標(biāo)。為進(jìn)一步嚴(yán)格驗證此次改進(jìn)后的換流閥二次系統(tǒng)配合的可靠性，本次系統(tǒng)試驗中首次增加了線路帶負(fù)載的在線更換主控板的試驗項目。

其具體試驗步驟包括：

(1)哈密南換流站極Ⅱ低端換流器帶電，輸送功率400 MW；

(2)CCP-A切換至“試驗”狀態(tài)；

(3)拔出VBE-A主控板A 并更換另外一塊主控板；

(4)待VBE-A工作正常后，將CCP-A切換至“備用”狀態(tài)；

(5)整個過程核實極Ⅱ低端換流器運行是否正常。

本次系統(tǒng)調(diào)試成功完成了該項擾動試驗，試驗中系統(tǒng)無任何擾動或其他異常。

4 工程調(diào)試情況及調(diào)試結(jié)果

4.1 工程調(diào)試情況概述

本次工程調(diào)試工作從2014年12月23日閥塔吊裝完畢開始，至1月24日結(jié)束。工程調(diào)試經(jīng)過分系統(tǒng)調(diào)試、站系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)試3個階段。

4.2 分系統(tǒng)調(diào)試部分

4.2.1 換流閥水壓試驗

由于改進(jìn)了阻尼電阻設(shè)計，原換流閥水卻冷系統(tǒng)發(fā)生變動，所以進(jìn)行了水壓試驗。試驗結(jié)果表明，換流閥水路設(shè)計滿足水壓試驗要求，水壓0.6 MPa下無滲漏。同時改進(jìn)后的阻尼電阻水容量由0.052 L增加至0.418 L，整個閥模塊約增加了10.98 L，冷卻容量大幅增加。系統(tǒng)低流量保護(hù)動作延時定值可由原來的3 s延長為8 s。

4.2.2 換流閥單級測試

換流閥單級測試是用于閥塔吊裝完成后對晶閘管級的逐級自檢性測試。單級測試試驗回路包括換流閥、光纖、VBE和報文系統(tǒng)等。包括低壓測試和高壓測試2部分內(nèi)容，是對換流閥一次設(shè)備與VBE等二次設(shè)備功能的全面測試[12-13]。

現(xiàn)場單級測試結(jié)果表明，改進(jìn)后的換流閥VBE與換流閥晶閘管級之間的觸發(fā)保護(hù)和回報功能正確，報文系統(tǒng)功能正常。直流均壓回路、阻尼回路等一次設(shè)備參數(shù)符合設(shè)計要求。原換流閥一次設(shè)備與改進(jìn)后的VBE等二次設(shè)備配合良好。

4.2.3 VBE與控制保護(hù)系統(tǒng)接口測試

VBE與控制保護(hù)系統(tǒng)接口測試用于驗證兩者之間接口信號邏輯設(shè)計是否正確?，F(xiàn)場接口測試結(jié)果表明，改進(jìn)后的換流閥、VBE與控制保護(hù)系統(tǒng)接口符合設(shè)計要求。在后續(xù)的站系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)試和工程運行中沒有出現(xiàn)由接口設(shè)計缺陷導(dǎo)致系統(tǒng)故障的問題。

4.2.4 換流閥低壓加壓試驗

低壓加壓試驗是對一次回路接線是否正確的驗證，也是對控制保護(hù)系統(tǒng)與由VBE和觸發(fā)監(jiān)測板構(gòu)成的換流器觸發(fā)系統(tǒng)觸發(fā)功能是否正常的驗證。現(xiàn)場低壓加壓試驗順利，一次設(shè)備接線正確，換流閥觸發(fā)功能正常。

4.3 站系統(tǒng)調(diào)試部分

4.3.1 極II低端換流變壓器帶電試驗

主要進(jìn)行換流變充電試驗，試驗結(jié)果表明，換流閥觸發(fā)脈沖的相位正確，避雷器沒有動作。晶閘管元件故障監(jiān)測裝置正常[4]。

4.3.2 極II低端換流器不帶線路開路試驗

本試驗重點監(jiān)視極II低端閥廳設(shè)備。試驗結(jié)果表明，系統(tǒng)啟動和停止操作順序正確，電壓變化停止和解除指令能正確執(zhí)行。直流電壓穩(wěn)定，與觸發(fā)角關(guān)系正確，沒有意外的保護(hù)跳閘動作。

4.3.3 極II低端換流器帶線路開路試驗

本試驗重點監(jiān)視極II低端閥廳設(shè)備，特別是檢查改進(jìn)后換流器的觸發(fā)功能及解鎖換流器的電壓耐受能力，同時檢查線路開路試驗控制順序的正確性。試驗結(jié)果表明，直流電壓穩(wěn)定，設(shè)備絕緣正常[4]。

4.4 系統(tǒng)調(diào)試部分

4.4.1 初始運行試驗(功率正送)

重點驗證直流系統(tǒng)的基本啟停功能、手動系統(tǒng)切換和手動緊急停運功能，校核模擬量數(shù)據(jù)采集是否正確。內(nèi)容包括：換流器初始運行試驗、極起停/手動閉鎖、控制系統(tǒng)手動切換、控制模式轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)緊急停運及穩(wěn)定運行試驗等[4,8]。

試驗結(jié)果表明，直流系統(tǒng)的起動/停運和緊急停運功能正常，換流器控制系統(tǒng)切換時直流輸送功率平穩(wěn)無擾動。整流站與逆變站直流控制模式之間的轉(zhuǎn)換平穩(wěn)。

4.4.2 保護(hù)跳閘試驗(功率正送)

在整流和逆變兩側(cè)進(jìn)行，檢驗由不同地點發(fā)出的跳閘閉鎖時序是否正確，以及保護(hù)動作跳閘時序是否正常。內(nèi)容包括整流站模擬接地極開路Ⅲ段跳閘X閉鎖等。

試驗結(jié)果表明，改進(jìn)后閥控系統(tǒng)整流及逆變跳閘時序正確，閥短路跳閘保護(hù)功能可以正常啟動，可為直流系統(tǒng)的安全運行提供保障。

4.4.3 VBE擾動試驗

模擬直流線路故障，檢驗直流系統(tǒng)再啟動功能，檢驗冗余設(shè)備的平滑轉(zhuǎn)換對直流傳輸是否存在擾動[14]。內(nèi)容包括： VBE切換、控制保護(hù)與VBE接口功能驗證、換流器晶閘管級故障跳閘、控制系統(tǒng)電源故障、控制信號丟失、在線更換板卡、直流線路故障模擬等試驗。

試驗結(jié)果表明，改進(jìn)后的閥控系統(tǒng)發(fā)生上述擾動時，控制保護(hù)系統(tǒng)能正常動作，無意外的保護(hù)故障跳閘。VBE能正常執(zhí)行系統(tǒng)切換、保護(hù)性跳閘等換流閥保護(hù)邏輯。晶閘管級觸發(fā)監(jiān)測板能正常完成正向過電壓保護(hù)動作，并通過VBE準(zhǔn)確上報發(fā)生保護(hù)的晶閘管級位置報文。帶負(fù)載在線更換板卡擾動試驗錄波見圖3。

圖3 帶負(fù)載在線更換板卡擾動試驗錄波Fig.3 Wave record of anti-interference test of online replacement of PCB

4.4.4 單換流器在線投切試驗

在線投切12脈動換流器試驗的目的是檢驗換流器在投退過程中，直流系統(tǒng)發(fā)生平滑、輕微的擾動后，直流電壓和功率是否能夠平滑變化，以檢查在雙極運行方式下，極II低端單換流器的投切性能，以及對另一極運行的影響[15]。

試驗結(jié)果表明，改進(jìn)后換流器在帶電投入/退出過程中，直流系統(tǒng)產(chǎn)生輕微、平滑的擾動后，直流電壓和功率能夠平滑變化，配合換流器投入的高速開關(guān)和各隔離刀閘的開斷滿足設(shè)計要求。沒有出現(xiàn)改進(jìn)前的換相失敗或保護(hù)誤動作問題。

4.4.5 額定負(fù)荷運行試驗

檢查整個直流輸電系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的輸電能力，檢查閥冷卻水、主要設(shè)備和母線的溫度，重點考察經(jīng)技術(shù)改進(jìn)后的VBE及換流閥設(shè)備的性能是否穩(wěn)定。試驗內(nèi)容主要包括大地回線方式下，1.0 pu額定功率運行試驗。

試驗結(jié)果表明，手動調(diào)節(jié)換流變分接頭時，換流器運行點在規(guī)定的開通角、關(guān)斷角及直流電壓的限值范圍內(nèi)。電流升降過程中，改進(jìn)后的換流閥工作穩(wěn)定，閥控系統(tǒng)工作正常。

試驗中對閥冷卻系統(tǒng)溫度及閥上直流均壓電阻溫度等參數(shù)進(jìn)行了實際監(jiān)測。結(jié)果表明，閥冷卻系統(tǒng)進(jìn)出水溫差比原來僅增大了0.014 3 ℃，而直流均壓電阻的運行溫度卻由原來的90～100 ℃下降到62 ℃以下。所有設(shè)備的溫升均控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

5 結(jié)論

本文提出的換流閥改進(jìn)方案通過了型式試驗和例行試驗驗證，結(jié)果顯示，換流閥相關(guān)設(shè)計參數(shù)滿足工程需求。

(1)現(xiàn)場工程試驗過程中直流均壓電阻運行溫度始終保持在58～60 ℃，在額定負(fù)荷運行試驗中最高為62 ℃，直流均壓電阻運行溫度顯著降低。

(2)晶閘管狀態(tài)檢測機(jī)制完善，系統(tǒng)上電時沒有出現(xiàn)晶閘管故障誤報及誤跳閘現(xiàn)象。VBE跳閘信號切換邏輯正確，試驗中未出現(xiàn)保護(hù)誤動或故障跳閘等錯誤。

哈密—鄭州±800 kV特高壓直流輸電工程哈密南換流站極Ⅱ低端換流閥技術(shù)改進(jìn)工程于2015年1月30日投入商業(yè)運行以來已穩(wěn)定運行近1年。此次對國外換流閥的技術(shù)改進(jìn)方案和系統(tǒng)試驗方法可為今后直流工程調(diào)試提供參考。

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(編輯 張小飛)

Technology Improvement Scheme and Verification of ±800 kV DC Thyristor Valve

HAO Changcheng1, WANG Huafeng1, YANG Wankai2, WANG Binze1, ZHOU Liang3

(1. State Grid Smart Grid Research Institute, Beijing 102209, China;2. China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China;3. China-Epri Electric Engineering Co.， Ltd., Beijing 102200, China)

The technical improvement project of pole Ⅱ lower converter valve in ± 800 kV HVDC Southern Hami converter station is the first technical improvement project of certain foreign brand HVDC valve completed in China. This paper firstly introduces the technical defects and technical promotion programs of this foreign brand valve, and then discusses the designs and main innovation points of project commission programs of subsystem, station system and whole system. Site test analysis results show that the running temperature of DC grading resistor of improved thyristor valve is significantly reduced, and thyristor state detection mechanism is improved. There is no protection misoperation, fault trip or commutation failure in the test, and the performance parameters of improved thyristor valve meet the requirements of engineering design.

high voltage direct current (HVDC); thyristor valve; type test; project commissioning

TM 72

A

1000-7229(2016)02-0112-06

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.02.016

2015-10-11

郝長城(1983)，男，碩士，工程師，主要研究方向為高壓直流輸電換流閥二次設(shè)備研發(fā)和工程應(yīng)用；

王華鋒(1978)，男，碩士，高級工程師，研究方向為高壓直流輸電換流閥二次設(shè)備研發(fā)、電力電子技術(shù)等；

楊萬開(1962)，男，博士，高級工程師，主要研究方向為高壓直流輸電技術(shù)；

王斌澤(1988)，男，碩士，工程師，主要研究方向為高壓直流輸電技術(shù)；

周亮(1984)，男，工程師，研究方向為高壓直流輸電技術(shù)等。