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换流站运行方式及操作简介,邹洪森 2012年9月,1,t课件,一、直流输电的基本原理和基本概念,二、直流系统的接线方式介绍,三、直流系统运行方式介绍,四、直流系统状态定义,五、换流站故障处理,2,t课件,直流输电的基本原理,交流系统I,直流系统,交流系统II,整流,逆变,Rectify,Invert,3,t课件,高压直流输电系统的结构,4,t课件,基本运算,直流线路电流,直流输送功率,直流输送损耗,式中，R为直流线路的电阻，Vd1为整流站CS1的直流输出电压，Vd2为逆变站CS2的直流输入电压， Pd1和 Pd2分别为 CS1送出功率和CS2接收的功率。,5,t课件,一、直流输电的基本原理和基本概念,二、直流系统的接线方式介绍,三、直流系统运行方式介绍,四、直流系统状态定义,五、换流站故障处理,6,t课件,直流系统的接线方式,7,t课件,a) 单极大地（海水）回线方式,特点：利用一根导线和大地（或海水）构成直流侧的单极回路。大地或海水相当于一根导线，流过直流输电工程的运行电流，两端换流站均需接地。优点：结构简单，造价低；缺点：运行可靠性差；同时由于地下长期有大的电流流过，这将引起接地极附近地下金属构件的化学腐蚀以及中心点接地变压器直流偏磁增大而造成变压器磁饱和等问题；,8,t课件,b) 单极金属回线方式,特点：利用两根导线构成直流侧的单极回路，其中一根低绝缘水平的导线（金属返回线）代替了单极大地回线中的地回线。为了固定直流侧的对地电压和保证安全性，一端接地；优点：在运行中地中无电流，可避免电腐蚀和变压器磁饱和问题；缺点：运行可靠性差；成本高，损耗大；,金属回线,9,t课件,c) 单极双导线并联大地回线方式,特点：双极直流输电工程在单极运行时，为降低线损而采用的一种单极大地回线方式。优点：损耗小；缺点：运行可靠性差；成本高，损耗大；存在电腐蚀和变压器磁饱和问题；,10,t课件,d) 双极两端中性点接地方式,特点：正常运行时，直流电流的路径为正负两根导线。银东直流采用这种接线方式。优点：运行方式灵活（可根据实际转为单极大地、单极金属单极双导线并列大地回线方式运行）、可靠性高；缺点：成本高，损耗大；,11,t课件,e) 双极一端中性点接地方式,特点：只有一端换流站的中性点接地，其直流侧回路由正负两极导线组成，接地点仅提供地电位。优点：在运行中地中无电流，可避免电腐蚀和变压器磁饱和问题；对接地极要求低，降低成本；缺点：运行可靠性差，一极出现问题，必须双极停运；,12,t课件,f) 双极金属中线方式,特点：三根导线构成直流侧回路，其中一根为低绝缘水平的中性线，相当于两个单独运行的单极金属回线系统，共用一条低绝缘水平的金属返回线。优点：在运行中地中无电流，可避免电腐蚀和变压器磁饱和问题；对接地极要求低，降低成本；运行可靠性高；缺点：成本高，损耗大；,13,t课件,单双极系统“总结”,单极系统双极系统,单极系统运行的可靠性和灵活性都不如双极系统好，实际工程大多采用双极系统；而实际上双极系统是由两个独立的单极系统组成的，便于工程的分期建设，另外，运行中一极故障退出运行（停运）时，双极单极。因此，虽然所设计的单极直流输电工程不多，但在实际运行中常常见到。,14,t课件,银川东站高压直流系统接线方式介绍,典型的双极两端接地接线方式,15,t课件,双极大地回线方式下电流回路,大地回路中仅通过双极不平衡电流，一般双极平衡运行时很小。,16,t课件,单极大地回线方式下电流回路,大地回路中通过全部运行电流。,17,t课件,单极金属回线方式下电流回路,18,t课件,一、直流输电的基本原理和基本概念,二、直流系统的接线方式介绍,三、直流系统运行方式介绍,四、直流系统状态定义,五、换流站故障处理,19,t课件,银川东站直流系统运行方式介绍,1.银东直流接线方式,2.银东直流电压方式,3.银东直流有功功率控制方式,4.银东直流无功功率控制方式,5.银东直流无功功率运行方式,6.银东直流潮流方式,7.银东直流双极典型运行方式,8.银东直流单极典型运行方式,20,t课件,银川东站直流系统运行方式介绍,1.银东直流接线方式,（1）单极大地回线方式（以下简称GR方式）（2）单极金属回线方式（以下简称MR方式）（3）双极方式（即双极均为GR方式，以下简称BP方式）（4）融冰方式,融冰方式：其接线方式与双极方式相同，但融冰方式运行时，一极正送，另一极反送；,21,t课件,银川东站直流系统运行方式介绍,2.银东直流电压方式,（1）额定电压方式(1.0pu)（2）降压方式（银川东降压运行方式0.7pu/0.8pu，其他工程可连续调节）,22,t课件,银川东站直流系统运行方式介绍,3.银东直流有功功率控制方式,（1）双极功率控制（2）单极功率控制（3）单极电流控制,23,t课件,银川东站直流系统运行方式介绍,4.银东直流无功功率控制方式,（1）定电压控制（U模式）（2）定无功控制（Q模式）,现国内换流站大部分采用定无功控制，银川东站无功控制亦采用定无功控制，其控制参考值为-180Mvar，死区范围为112Mvar，既交换无功大于-68Mvar时将切成无功原件，小于-292Mvar时将投入无功原件。,24,t课件,银川东站直流系统运行方式介绍,5.银东直流无功功率运行方式,（1）无功总投入（ON模式） 自动(Auto) 手动(Manual)（2）无功总退出（OFF模式）,换流站均采用自动无功运行方式，运行时，其根据无功控制的要求自动投退无功原件。仅在滤波器发生故障需手动替换时才将无功打至手动，采用先投后切的原则进行替换，替换结束后需将无功尽快打至自动。,25,t课件,银川东站直流系统运行方式介绍,6.银东直流潮流方式,（1）银川东送胶东为正（2）胶东送银川东为负,26,t课件,银川东站直流系统运行方式介绍,7.银东直流双极典型运行方式,（1）接线方式：双极方式（2）电压方式：额定电压方式（3）有功功率控制方式：双极功率控制（4）无功功率控制方式：定无功控制（5）无功功率运行方式：自动（6）潮流方向：银川东送胶东,27,t课件,银川东站直流系统运行方式介绍,8.银东直流单极典型运行方式,（1）接线方式：单极大地回线方式或单极金属回线方式（2）电压方式：额定电压方式（3）有功功率控制方式：单极功率控制（4）无功功率控制方式：定无功控制（5）无功功率运行方式：自动（6）潮流方向：银川东送胶东,28,t课件,一、直流输电的基本原理和基本概念,二、直流系统的接线方式介绍,三、直流系统运行方式介绍,四、直流系统状态定义,五、换流站故障处理,29,t课件,银川东站直流系统状态定义,1.检修,2.冷备用,3.极隔离（Isolated）,4.极连接（Connected）,5.换流变充电,6.热备用,7.运行,8.极开路试验（Open Line Test，简称OLT）,30,t课件,银川东站直流系统状态定义,1.检修,设备检修：设备的各侧开关、刀闸拉开，合上接地刀闸，根据相关规定及工作要求进行保护操作。（1）换流变检修：换流变交流侧开关冷备用及以下状态，中性线开关、金属回线刀闸、大地回线刀闸、极母线刀闸拉开，换流变各侧接地刀闸合上。（2）阀组检修：换流变交流侧开关冷备用及以下状态，中性线开关、金属回线刀闸、大地回线刀闸、极母线刀闸拉开，阀组交、直流侧接地刀闸合上。（3）极（）线路检修：两换流站极（）极母线刀闸、旁路线刀闸拉开，线路接地刀闸合上。（4）接地极检修：接地极线路开关、刀闸拉开，接地极线路侧接地刀闸合上。（5）交流滤波器检修：交流滤波器开关、刀闸拉开，两侧接地刀闸合上。（6）直流滤波器检修：直流滤波器两侧刀闸拉开，两侧接地刀闸合上。（7）极（）检修：极（）换流变、阀组、直流滤波器已处于检修状态，中性线开关、金属回线刀闸、大地回线刀闸、极母线刀闸拉开，有关接地刀闸合上。,31,t课件,（1）换流变检修：换流变交流侧开关冷备用及以下状态，中性线开关、金属回线刀闸、大地回线刀闸、极母线刀闸拉开，换流变各侧接地刀闸合上。,（2）阀组检修：换流变交流侧开关冷备用及以下状态，中性线开关、金属回线刀闸、大地回线刀闸、极母线刀闸拉开，阀组交、直流侧接地刀闸合上。,（3）极（）线路检修：两换流站极（）极母线刀闸、旁路线刀闸拉开，线路接地刀闸合上。,（4）接地极检修：接地极线路开关、刀闸拉开，接地极线路侧接地刀闸合上。,32,t课件,（5）交流滤波器检修：交流滤波器开关、刀闸拉开，两侧接地刀闸合上。,33,t课件,（6）直流滤波器检修：直流滤波器两侧刀闸拉开，两侧接地刀闸合上。,（7）极（）检修：极（）换流变、阀组、直流滤波器已处于检修状态，中性线开关、金属回线刀闸、大地回线刀闸、极母线刀闸拉开，有关接地刀闸合上。,34,t课件,银川东站直流系统状态定义,2.冷备用,设备冷备用：安全措施全部拆除，设备各侧开关、刀闸拉开，接地刀闸拉开，根据相关规定及工作要求进行保护操作。（1）换流变冷备用：安全措施拆除，换流变交流侧开关转冷备用，换流变各侧接地刀闸拉开。（2）阀组冷备用：安全措施拆除，阀组交、直流侧接地刀闸拉开。（3）极（）线路冷备用：安全措施拆除，两换流站极（）极母线刀闸、旁路线刀闸拉开，极（）线路接地刀闸拉开。（4）接地极冷备用：安全措施拆除，接地极线路开关、刀闸拉开，接地刀闸拉开。（5）交流滤波器冷备用：安全措施拆除，交流滤波器开关、刀闸拉开，接地刀闸拉开。（6）极（）冷备用：换流变、阀组已处于冷备用状态；安全措施拆除，中性线开关、金属回线刀闸、大地回线刀闸、极母线刀闸拉开，有关接地刀闸拉开。,35,t课件,（1）换流变冷备用：安全措施拆除，换流变交流侧开关转冷备用，换流变各侧接地刀闸拉开。,（2）阀组冷备用：安全措施拆除，阀组交、直流侧接地刀闸拉开。,（3）极（）线路冷备用：安全措施拆除，两换流站极（）极母线刀闸、旁路线刀闸拉开，极（）线路接地刀闸拉开。,（4）接地极冷备用：安全措施拆除，接地极线路开关、刀闸拉开，接地刀闸拉开。,36,t课件,（5）交流滤波器冷备用：安全措施拆除，交流滤波器开关、刀闸拉开，接地刀闸拉开。,37,t课件,（6）极（）冷备用：换流变、阀组已处于冷备用状态；安全措施拆除，中性线开关、金属回线刀闸、大地回线刀闸、极母线刀闸拉开，有关接地刀闸拉开。,38,t课件,银川东站高压直流系统状态定义,3.极隔离（Isolated）,极母线与直流线路隔离、中性线与接地极线路隔离，即中性线开关、金属回线刀闸、大地回线刀闸、极母线刀闸拉开。这种操作可以在直流正常停运时手动实现或由故障停运极的保护动作来实现。,39,t课件,极母线与直流线路隔离、中性线与接地极线路隔离，即中性线开关、金属回线刀闸、大地回线刀闸、极母线刀闸拉开。这种操作可以在直流正常停运时手动实现或由故障停运极的保护动作来实现。,40,t课件,银川东站直流系统状态定义,4.极连接（Connected）,中性线开关、金属回线刀闸、大地回线刀闸、极母线刀闸合上，并有必备数量的直流滤波器运行。,41,t课件,中性线开关、金属回线刀闸、大地回线刀闸、极母线刀闸合上，并有必备数量的直流滤波器运行。,42,t课件,银川东站直流系统状态定义,5.换流变充电,交流系统对换流变充电。,43,t课件,交流系统对换流变充电。,44,t课件,银川东站直流系统状态定义,6.热备用,设备热备用：设备各侧开关拉开、刀闸合上（直流滤波器无热备用状态），相关保护已按规定正常投入。（1）交流滤波器热备用：交流滤波器刀闸合上，开关拉开，接地刀闸拉开，相关保护已按规定正常投入。（2）GR（MR）热备用：换流变充电，具有必备数量的直流滤波器运行，直流设备按GR（MR）接线方式形成直流回路，相关保护已按规定正常投入，换流阀闭锁。,45,t课件,（1）交流滤波器热备用：交流滤波器刀闸合上，开关拉开，接地刀闸拉开，相关保护已按规定正常投入。,46,t课件,（2）GR（MR）热备用：换流变充电，具有必备数量的直流滤波器运行，直流设备按GR（MR）接线方式形成直流回路，相关保护已按规定正常投入，换流阀闭锁。,47,t课件,银川东站直流系统状态定义,7.运行,设备运行：设备各侧开关、刀闸合上，相关保护按规定正常投入。极（）运行：极（）按确定的接线方式形成直流回路，换流阀解锁；,48,t课件,设备运行：设备各侧开关、刀闸合上，相关保护按规定正常投入。极（）运行：极（）按确定的接线方式形成直流回路，换流阀解锁；,49,t课件,银川东站直流系统状态定义,8.极开路试验（Open Line Test，简称OLT）,（1）带直流线路OLT：极（）试验侧为GR热备用状态，对侧站极（）线路冷备用。（2）不带直流线路OLT：极（）试验侧为GR热备用状态且极（）极母线刀闸拉开。,50,t课件,（1）带直流线路OLT：极（）试验侧为GR热备用状态，对侧站极（）线路冷备用。（2）不带直流线路OLT：极（）试验侧为GR热备用状态且极（）极母线刀闸拉开。,51,t课件,一、直流输电的基本原理和基本概念,二、直流系统的接线方式介绍,三、直流系统运行方式介绍,四、直流系统状态定义,五、换流站故障处理,52,t课件,换流站故障处理,1、一般闭锁、跳闸故障,2、发展性故障,要求：时效性、准确性,案例1：2010.12.09银川东换流变电站极I换流阀VBO异常动作,案例2：宜都换流站2009年08月16日水冷系统故障导致极2 直流停运,53,t课件,谢谢！,54,t课件,