駱金龍

摘 ? 要：輕型直流輸電作為新一代直流輸電技術(shù)，其在結(jié)構(gòu)上與高壓直流輸電類似，仍是由換流站和直流輸電線路構(gòu)成。本文介紹了南海某油田輕型直流輸電系統(tǒng)的基本情況，敘述了柔性直流輸電系統(tǒng)的工作原理，重點(diǎn)總結(jié)了此次直流輸電系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，完善了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試步驟及注意事項(xiàng)，提煉了總結(jié)過程中問題的解決方法。

關(guān)鍵詞：直流輸電系統(tǒng) ?現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試 ?解決方法

中圖分類號(hào)：TE95 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（a）-0035-02

南海某油田使用榮信HVDC系列輕型直流系統(tǒng)作為平臺(tái)之間的電力輸送，項(xiàng)目進(jìn)入設(shè)備調(diào)試階段。工程調(diào)試分為前期準(zhǔn)備、調(diào)試、試運(yùn)行。前期準(zhǔn)備階段主要是對(duì)該系統(tǒng)一次設(shè)備、二次設(shè)備進(jìn)行校核;調(diào)試階段對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行全面試驗(yàn);試運(yùn)行階段即在所有一、二次設(shè)備帶電、全部功能均投入運(yùn)行的情況下，檢驗(yàn)系統(tǒng)的合理性。

1 ?前期準(zhǔn)備

1.1 輕型直流輸電系統(tǒng)

高壓直流輸電（HVDC）技術(shù)始于20世紀(jì)60年代，隨著電力電子器件和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，采用IGBT、IGCT等元件構(gòu)成電壓源型換流站（VSC）來進(jìn)行直流輸電成為可能。由于這種方式的功能強(qiáng)，體積小，可以減少換流站的濾波系統(tǒng)，省去換流變壓器，簡(jiǎn)化換流站結(jié)構(gòu)，而稱之為輕型直流輸電（HVDC Light）。

榮信HVDC系列輕型直流系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制，采用光纖通訊技術(shù)，系統(tǒng)抗電磁干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行更加安全可靠，和用戶現(xiàn)場(chǎng)靈活接口，滿足用戶的不同需求。

1.2 前期的準(zhǔn)備情況

調(diào)試人員對(duì)所有一次設(shè)備進(jìn)行絕緣檢查，根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)所有保護(hù)系統(tǒng)的參數(shù)重新校核;檢查所有開關(guān)、單元的位置和狀態(tài)，進(jìn)行一次、二次設(shè)備外觀;檢查一次、二次回路與接線圖是否一致;檢查各個(gè)接地點(diǎn)是否牢固。

2 ?系統(tǒng)調(diào)試

2.1 整流站調(diào)試

2.1.1 控制柜電源檢測(cè)

調(diào)試目的：確保設(shè)備電源工作良好。試驗(yàn)步驟：控制系統(tǒng)上電，用萬用表測(cè)試線號(hào)為A、B、C相間的交流電壓;用萬用表分別測(cè)量插座口的電壓為220V、直流電源輸出的電壓為±15V、直流電源輸出電壓為±5V、直流電源輸出的電壓24V。如測(cè)量值不符合，則進(jìn)行調(diào)整。

2.1.2 接觸器功能試驗(yàn)

調(diào)試目的：確保設(shè)備接觸器工作良好。試驗(yàn)步驟：分別檢查高壓真空接觸器、KM11、KM12、KM13分合閘功能是否正常，其反饋信號(hào)燈是否正常。

2.1.3 急停動(dòng)作檢測(cè)

調(diào)試目的：確保設(shè)備急停按鈕工作良好。試驗(yàn)步驟：拍下急停，其對(duì)應(yīng)的繼電器將由亮變滅，否則急停信號(hào)存在故障，并可從觸摸屏查看到相應(yīng)急停故障信息。復(fù)查后，重新測(cè)試并做好記錄。

2.1.4 觸摸屏檢測(cè)

調(diào)試目的：確保觸摸屏工作正常。試驗(yàn)步驟：控制系統(tǒng)上電，所有功率單元板卡供低壓電;從觸摸屏設(shè)置參數(shù)并確認(rèn)顯示參數(shù)與設(shè)置參數(shù)一致。

2.1.5 低壓充電合閘實(shí)驗(yàn)

調(diào)試目的：確認(rèn)設(shè)備低壓充電邏輯正常。試驗(yàn)步驟：控制系統(tǒng)上電，從觸摸屏選擇低壓調(diào)試選項(xiàng);給所有功率單元板卡供低壓電，觀察接觸器動(dòng)作順序;充電接觸器吸合30s后進(jìn)線接觸器合閘，則表示充電邏輯正常。

2.1.6 變壓器超溫保護(hù)試驗(yàn)

調(diào)試目的：確保設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行正常。試驗(yàn)步驟：給控制系統(tǒng)上電，從變壓器溫度檢測(cè)儀給入超溫跳閘信號(hào)，查看觸摸屏故障信息顯示是否正確，復(fù)位以后重復(fù)上面步驟。

2.1.7 低壓反充電試驗(yàn)

調(diào)試目的：確認(rèn)設(shè)備低壓反充電工作正常。試驗(yàn)步驟：給控制系統(tǒng)上電，確認(rèn)直流輸出隔離開關(guān)QS1處于斷開狀態(tài)，從觸摸屏選擇“調(diào)試”功能選項(xiàng)，觀察接觸器動(dòng)作順序以及合閘時(shí)功率單元電壓顯示。

2.1.8 高壓同步相位校驗(yàn)

調(diào)試目的：確認(rèn)設(shè)備高壓輸入與低壓控制電相位同步。試驗(yàn)步驟：給控制系統(tǒng)上電，確認(rèn)直流輸出隔離開關(guān)QS1處于斷開狀態(tài)，拍下柜內(nèi)急停按鈕，送10kV電源，確認(rèn)高壓輸入系統(tǒng)與低壓交流供電系統(tǒng)相序一致。

2.1.9 高壓充電合閘試驗(yàn)

調(diào)試目的：確認(rèn)設(shè)備高壓充電合閘正常。試驗(yàn)步驟：給控制系統(tǒng)上電，確認(rèn)直流輸出隔離開關(guān)QS1處于斷開狀態(tài);拍下控制柜內(nèi)的急停按鈕，送10kV電源;解開急停按鈕，觸摸屏上選擇復(fù)位，單元開始充電約30s后高壓輸入接觸器閉合，此時(shí)在觸摸屏上的單元狀態(tài)中可以看到單元電壓在770V左右;拍下急停按鈕，斷開10kV電源。

2.1.10 高壓空載運(yùn)行試驗(yàn)

調(diào)試目的：考核設(shè)備高壓空載運(yùn)行效果。試驗(yàn)步驟：給控制系統(tǒng)上電，確認(rèn)直流輸出隔離開關(guān)QS1處于斷開狀態(tài)，拍下控制柜內(nèi)的急停按鈕;送10kV電源，解開急停按鈕，功率單元反充電，等待整流側(cè)就緒（觸摸屏上顯示“輕型直流輸電設(shè)備已就緒”）;觸摸屏上點(diǎn)擊“起動(dòng)”，整流運(yùn)行。

2.2 逆變站調(diào)試

和整流站調(diào)試相同，對(duì)逆變站控制柜電源、急停動(dòng)作檢測(cè)、觸摸屏檢測(cè)、變壓器超溫保護(hù)等進(jìn)行調(diào)試，符合要求后，系統(tǒng)進(jìn)入聯(lián)調(diào)階段。

2.3 直流輸電系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

2.3.1 高壓充電合閘試驗(yàn)

整流站送10kV電源，設(shè)備進(jìn)行低壓反充電;低壓反充電結(jié)束后，高壓進(jìn)線接觸器合閘，設(shè)備顯示已就緒;啟動(dòng)整流模塊，進(jìn)入下一步試驗(yàn)。

2.3.2 直流輸電設(shè)備空載運(yùn)行

啟動(dòng)整流站，低壓反充電達(dá)到6200V后，KM1自動(dòng)閉合，給移相變壓器供電，設(shè)備正常后啟動(dòng)整流單元，給海纜和逆變單元送電;啟動(dòng)逆變柜，系統(tǒng)輸出設(shè)定值為400VAC;持續(xù)10min后停機(jī)，斷開整流站10kV電源，系統(tǒng)放電后，則可進(jìn)入下一步試驗(yàn)。

2.3.3 直流輸電設(shè)備輕載運(yùn)行

將逆變柜接入輕載系統(tǒng)（電阻箱1000kW），整流站送10kV電源，等待整流站及逆變站就緒;啟動(dòng)整流柜，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)參數(shù);啟動(dòng)逆變柜，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，逐步提高負(fù)載;持續(xù)10min后停機(jī)，斷開整流站10kV電源，系統(tǒng)放電后，則可進(jìn)入下一步試驗(yàn)。

2.3.4 直流輸電設(shè)備全載運(yùn)行

將逆變柜接入全載系統(tǒng)（電阻箱2000kW）;整流站送10kV電源，等待整流站及逆變站就緒;啟動(dòng)整流柜，監(jiān)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)是否正常;啟動(dòng)逆變柜，監(jiān)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)是否正常，逐步提高負(fù)載;持續(xù)10min后停機(jī)，斷開整流站10kV電源，系統(tǒng)放電后，則可進(jìn)入下一步試驗(yàn)。

2.3.5 直流輸電設(shè)備半容量運(yùn)行

將逆變柜接入輕載系統(tǒng)（電阻箱1000kW）;整流站送10kV電源，等待整流站及逆變站就緒;啟動(dòng)整流柜，監(jiān)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù);啟動(dòng)逆變柜，監(jiān)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù);隨機(jī)拔掉逆變柜上正極或負(fù)極功率單元所對(duì)應(yīng)的任意一根光纖，檢查是否進(jìn)入系統(tǒng)負(fù)極或正極半容量運(yùn)行狀態(tài);持續(xù)10min后停機(jī)，斷開整流站10kV電源，等待系統(tǒng)放電完成，進(jìn)入下一步試驗(yàn)。

2.3.6 直流輸電系統(tǒng)與應(yīng)急發(fā)電機(jī)并網(wǎng)調(diào)試

事前完成逆變站輸出的三相電源與平臺(tái)應(yīng)急發(fā)電機(jī)輸出的三相電源進(jìn)行電壓值、相序、頻率等進(jìn)行校核，具備并網(wǎng)調(diào)試。調(diào)試步驟：檢查直流輸電系統(tǒng)逆變站輸出400VAC正常，啟動(dòng)平臺(tái)應(yīng)急發(fā)電機(jī)，帶上應(yīng)急母排負(fù)荷;直流輸電系統(tǒng)給正常母排供電，應(yīng)急發(fā)電機(jī)與正常母排進(jìn)行并車，直流輸電帶載試運(yùn)行。

3 ?故障排查

3.1 整流側(cè)帶電纜充電試驗(yàn)故障排除

整流站先采用380V繞組給整流器預(yù)充電，待電壓上升到最高值后（設(shè)定值為6800V），由于帶40km海纜后，預(yù)充直流電壓達(dá)不到6800V，將設(shè)定值更改為6200V，充電成功。

3.2 整流站和逆變站功率元件柜故障排除

（1）整流站和逆變站兩邊重新對(duì)模塊各個(gè)接點(diǎn)進(jìn)行檢查和加固，排除接線、插槽等松動(dòng)影響。

（2）逆變站下載IGBT模塊過流保護(hù)程序，增加環(huán)流控制。

（3）IGBT為英菲琳和富士?jī)蓚€(gè)品牌，但1200V/450A量級(jí)的IGBT沒有單獨(dú)檢測(cè)，IGBT老化不夠。

（4）逆變器各個(gè)模塊的電容電壓比較均衡，但每個(gè)逆變單元輸出的三相空載電流值差異較大，最大為28A，最小9A。從仿真的情況看，此時(shí)電流是非正弦電流，會(huì)存在差異。在帶載調(diào)試時(shí)，隨著負(fù)載的增加，空載狀態(tài)下電流大的模塊其電流值上升的慢，空載電流值小的模塊電流增加較快，且各個(gè)逆變單元的輸出電流逐漸平均，與理論基本相符。

3.3 中控操作站畫面信息和操控功能與現(xiàn)場(chǎng)操作站不統(tǒng)一

主要包括不能顯示功率單元的狀態(tài)和運(yùn)行情況，如模塊的電壓，電流，功率，報(bào)警信息，故障代碼，IGBT溫度等;直流母排的電流在觸摸屏和上位機(jī)均無法顯示，另外接地極沒有裝設(shè)電流互感器，半容量運(yùn)行時(shí)接地極的電流無法讀取，僅依靠單極的互感器顯示電流。

3.4 海纜保護(hù)

海上平臺(tái)海底電纜是相對(duì)比較脆弱的環(huán)節(jié)。為了保護(hù)海纜，防止短路電流對(duì)海底電纜造成不可逆的損害，建議在海纜兩端各增加一套限流電抗器和直流熔斷器，以消除電流的突變。

4 ?調(diào)試結(jié)果概述

本輪調(diào)試完成了輕型直流輸電系統(tǒng)啟動(dòng)和停止實(shí)驗(yàn)、輕載和全載試驗(yàn)、單極帶載試驗(yàn);與應(yīng)急發(fā)電機(jī)并車試驗(yàn)等，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可用性和可靠性，完成了不同功率控制方式下系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。

該系統(tǒng)開發(fā)尚不夠完善，數(shù)據(jù)錄取不全，響應(yīng)速度不快，配件兼容性較差;作為一個(gè)新系統(tǒng)，油田現(xiàn)場(chǎng)缺少相應(yīng)的技能人才，需要加強(qiáng)培養(yǎng);設(shè)備運(yùn)行管理方面經(jīng)驗(yàn)缺少，需進(jìn)一步完善監(jiān)控系統(tǒng)，完善各項(xiàng)規(guī)程。

5 ?結(jié)語

該油田采用的輕型直流輸電系統(tǒng)作為一種新型的輸電方式，具有反應(yīng)速度快、可控性好、體積小、線路輸電能力強(qiáng)、損耗小、兩側(cè)交流系統(tǒng)不需同步運(yùn)行、發(fā)生故障時(shí)對(duì)電網(wǎng)造成的損失小、運(yùn)行方式靈活、并能消除長(zhǎng)距離海纜輸送交流電帶來的巨大容性無功等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)的調(diào)試成功，積極推動(dòng)了海上油田田大膽采用新技術(shù)的決心，特別適合用于長(zhǎng)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)大功率輸電，為海上油氣田電力輸送方式提供了一種全新的借鑒。

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