張 吼，俞恩科，董 平，許 琤，袁 杰

（國網(wǎng)浙江省電力公司舟山供電公司，浙江 舟山 316000）

浙江舟山5端柔性直流輸電示范工程是目前世界上端數(shù)最多、電壓等級最高的柔性直流輸電工程，運行電壓±200kV。

EVT（直流電子式電壓互感器）是多端柔性直流輸電工程換流站內(nèi)重要的高壓電氣設(shè)備，利用等電位屏蔽技術(shù)的精密電阻分壓器傳感直流電壓，并聯(lián)電容分壓器均壓并保證頻率特性[1]。與普通電壓互感器比較，EVT具有絕緣結(jié)構(gòu)簡單可靠、線性度好、動態(tài)范圍大、不受電磁及其他噪聲影響的特點[2]，可實現(xiàn)對高壓直流設(shè)備的可靠監(jiān)測，是保證高壓直流輸電系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵設(shè)備之一。

EVT曾在舟山柔性直流輸電運行中出現(xiàn)了后臺顯示直流電壓異常及測量精度存在誤差的問題。為深入查找該故障發(fā)生的原因，檢修人員對出現(xiàn)故障的EVT進行了全面檢修試驗分析，查證了故障發(fā)生的原因是低壓分壓板電阻盒中一支路電阻阻值發(fā)生變化，使直流分壓器的輸出信號進行二次分壓時產(chǎn)生異常。

1 故障現(xiàn)象

某日多端柔性直流換流站發(fā)生A與B套直流過電壓保護Ⅰ段跳閘，該站向5站發(fā)出緊急停運命令：跳交流斷路器；鎖交流斷路器；保護動作閉鎖換流閥。通過故障時刻事件和波形分析可判定為該站直流場負極母線電壓互感器異常。其電壓突變波形如圖1所示，圖中曲線1為直流場負極母線電壓互感器的電壓波形，曲線2為直流母線負極閥組側(cè)電壓互感器的電壓波形。

經(jīng)查看故障錄波波形發(fā)現(xiàn)，故障時直流場負極母線電壓互感器的最高電壓可達420kV左右，之后趨于平緩但仍然高于運行電壓很多，而同一直流母線負極閥組側(cè)電壓互感器后臺顯示電壓均無異常（200kV左右），可排除實際一次運行電壓過高問題，因此初步判斷故障出現(xiàn)在直流場負極母線電壓互感器本體。

圖1 直流母線電壓突變波形

2 EVT工作原理

出現(xiàn)異常EVT的型號為PCS-9250-EAVD-200，生產(chǎn)日期為2013年11月，其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。由直流高壓分壓器、電阻盒（低壓分壓板）、遠端模塊及合并單位組成，其中合并單元位于控制室內(nèi)，采用光纖與遠端模塊相連接。其采樣信號經(jīng)合并單元送至二次控制保護設(shè)備。

圖2EVT結(jié)構(gòu)原理

直流高壓分壓器為阻容分壓結(jié)構(gòu)，均固定安裝在硅橡膠符合絕緣套管內(nèi)部，如圖3所示。利用精密電阻分壓器傳感直流電壓，并聯(lián)電容分壓器均壓并保證頻率特性[3]，整體結(jié)構(gòu)是由多節(jié)阻容單元串聯(lián)而成，根據(jù)互感器的電壓等級來設(shè)計串聯(lián)級數(shù)，單節(jié)阻容單元由若干個高壓電阻及單節(jié)電容器并聯(lián)而成，分壓器上節(jié)為高壓臂阻容單元R1/C1，下節(jié)為低壓臂阻容單元R2/C2，低壓臂單元經(jīng)二次輸出進入RTU電阻盒轉(zhuǎn)換單元。

圖3 直流高壓分壓器結(jié)構(gòu)示意

電阻盒的作用是對直流分壓器的輸出信號進行二次分壓，同時將信號分配給多個遠端模塊使用[4]。由多個并接的阻容電壓回路組成，從而具有多個相對獨立的輸出信號，每個信號連接一個遠端模塊，這樣多個遠端模塊采樣信號相對獨立，互不影響。其外觀及安裝位置如圖4所示。

圖4 EVT的電阻盒及安裝位置

遠端模塊用于接受并處理直流分壓器的輸出信號，其輸出為數(shù)字光信號，由位于主控室的合并單元內(nèi)的激光器提供工作電源。每個遠端模塊由一個模擬量輸入端用以接收分壓器經(jīng)電阻盒后的輸出信號，一個光纖接頭用于接收激光能量，另一個光纖接頭用以發(fā)出數(shù)字信號。

位于控制室的合并單元為遠端模塊提供電能，接受并處理遠端模塊下發(fā)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)幀送至直流控制保護系統(tǒng)[5]。

3 故障檢測

3.1 高壓臂、低壓臂絕緣電阻測試

保持設(shè)備原始狀態(tài)不變，對分壓器高壓臂、低壓臂分別進行絕緣電阻測試，經(jīng)測試設(shè)備絕緣電阻均無異常，鑒于現(xiàn)場無設(shè)備解體條件，試驗人員只能查勘該設(shè)備的低壓臂部分，結(jié)果也無放電痕跡。

3.2 直流電壓測量精度試驗

對設(shè)備進行了5次直流電壓測量精度試驗。

（1）保持設(shè)備原始狀態(tài)不變，在高壓側(cè)施加0.1Un，0.2Un，0.8Un，1.0Un，1.2Un，1.5Un的 試 驗電壓，Un為額定電壓200kV，后臺顯示電壓均高于試驗電壓10%左右（見表1），均不滿足精度測試要求。

表1 EVT測量精度試驗比值差 %

（2）更換分壓器低壓臂及電阻盒，對其高壓側(cè)施加（0.1Un～1.5Un）的試驗電壓，后臺顯示電壓測量均無異常。

（3）將分壓器低壓臂還原，對其高壓側(cè)施加（0.1Un～1.5Un）的試驗電壓，后臺顯示電壓測量均正常，說明分壓器低壓臂正常，可能是電阻盒異常導(dǎo)致后臺顯示電壓測量異常。

（4）將該設(shè)備的電阻盒還原，對高壓側(cè)施加（0.1Un～1.5Un）的試驗電壓，后臺顯示電壓又高于試驗電壓10%左右，確定問題原因為電阻盒異常。

（5）將該設(shè)備的電阻盒更換為新電阻盒，對其高壓側(cè)施加試驗電壓，后臺顯示電壓測量正常，滿足精度要求。

3.3 直流電壓耐壓試驗

設(shè)備更換電阻盒后，對設(shè)備進行現(xiàn)場耐壓試驗，試驗電壓為1.2Un（240kV），時間為5 min。試驗標準按照國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準Q/GDW 531-2010《高壓直流輸電直流電子式電壓互感器技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行，試驗正常通過。最后，試驗人員又對其高壓臂、低壓臂進行了耐壓后的絕緣電阻和測量誤差測試，表2為試驗數(shù)據(jù)。

表2 高壓臂R1、低壓臂R2絕緣電阻值

3.4 電阻盒故障的查找

異常電阻盒輸入電阻為120kΩ，而按照廠方提供的出廠值應(yīng)為100kΩ。由于電阻盒是1路輸入、6路輸出，正常電阻盒輸入電阻100kΩ由6路600kΩ并聯(lián)產(chǎn)生，因此推測為電阻盒中一路分支開路，基于現(xiàn)場控制保護均檢測到電壓，應(yīng)該是備用模塊所在的回路開路。

用萬用表測量電阻盒內(nèi)部分壓電阻發(fā)現(xiàn)，最后一路分壓電阻R16異常，測量其兩端阻值為389.7kΩ，正常值應(yīng)為184.8kΩ，其他5路電阻（R11—R15）的阻值經(jīng)測量均正常，6路分壓電阻的測量阻值如表3所示。

表3 電阻盒內(nèi)部六路并聯(lián)分壓電阻的測量阻值

4 結(jié)論

通過以上的測試數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論，后臺電壓顯示不正確是由于EVT電阻盒內(nèi)部板卡電阻中的R16阻值異常所致。

故障電阻盒的電阻為金屬膜電阻，而個別電阻的包封效果不好，在濕度大于70%的環(huán)境下會使?jié)駳馇秩腚娮鑳?nèi)部膜層，在通電工作狀態(tài)下會發(fā)生電腐蝕，導(dǎo)致電阻阻值異常[6]。因此生產(chǎn)廠家應(yīng)加強對設(shè)備制造過程的質(zhì)量控制，重點監(jiān)控電阻盒元件的材質(zhì)選擇與包封工藝，提高電阻盒元件的防潮水平。

設(shè)備的運行環(huán)境濕度不宜過高，運維人員應(yīng)按照相關(guān)規(guī)程定期開展設(shè)備的巡檢及例行試驗工作，如發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象要認真分析，根據(jù)實際情況必要時縮短試驗周期。

[1]傅代印，葉寧，鄭志勤，等.電子式電壓互感器的研究與應(yīng)用[J].東北電力技術(shù)，2013（11）∶19-22.

[2]柴雄亮，程兆谷，趙全忠，等，光纖電壓互感器的研究發(fā)展[J].激光與光電子學(xué)發(fā)展，2012，39（8）∶27-31.

[3]夏勇軍，蘇昊，胡剛，等.電子式電壓互感器原理及應(yīng)用進展[J].湖北電力，2007（4）∶1-4.

[4]方春恩，李偉，王佳穎，等.基于電阻分壓的電子式電壓互感器[J].電工技術(shù)學(xué)報，2007（5）∶58-63.

[5]吳勇飛.電子式互感器合并單位的應(yīng)用與研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2007.

[6]劉彬，葉國雄，郭克勤，等.電子式電壓互感器性能檢測及問題分析[J].高電壓技術(shù)，2012（38）∶65-69.