安徽送變電工程有限公司 王婷樂(lè) 汪 序 劉運(yùn)龍 畢小鵬 張瓊月

柔性直流輸電技術(shù)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模風(fēng)電、光伏等可再生清潔能源匯集、消納的重要手段。在柔直系統(tǒng)中，電壓電流變化的時(shí)間尺度一般為幾毫秒至幾十毫秒，而安穩(wěn)控制策略切除新能源機(jī)組至少需要150毫秒，若輸入功率沒(méi)有快速切除，電網(wǎng)中將出現(xiàn)功率盈余，引起系統(tǒng)過(guò)流或過(guò)壓；嚴(yán)重的會(huì)造成有功功率無(wú)法控制，引發(fā)換流器的大面積停運(yùn)。耗能裝置是平衡柔直電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)功率盈余時(shí)的一種解決方案。耗能裝置在柔直電網(wǎng)工程中首次應(yīng)用，落實(shí)到分系統(tǒng)調(diào)試階段，需要開(kāi)展耗能裝置分系統(tǒng)調(diào)試項(xiàng)目、調(diào)試方法的研究。

1 基于小電流信號(hào)的低壓加壓試驗(yàn)

耗能裝置由耗能支路、耗能電阻和反向并聯(lián)的耗能閥及相應(yīng)的耗能控保系統(tǒng)等組成。耗能電阻和反向并聯(lián)的耗能閥三相形成角形接線。低壓加壓試驗(yàn)是耗能閥投運(yùn)前的檢驗(yàn)性試驗(yàn)，是耗能閥帶電調(diào)試的必要條件。其在耗能閥本體及閥控系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、控制保護(hù)裝置試驗(yàn)及極控、閥控聯(lián)調(diào)試驗(yàn)后進(jìn)行，檢查耗能閥觸發(fā)脈沖、閥基電子柜（VBE）回報(bào)信號(hào)的正確性等[1]。

張北工程耗能裝置沒(méi)有電壓采集裝置，按常規(guī)換流閥的低壓加壓通過(guò)采集同步電壓存在困難；但耗能閥有尾端CT，利用試驗(yàn)變壓器在耗能閥首端施加一工頻電壓，當(dāng)閥控發(fā)出觸發(fā)命令時(shí)，反向并聯(lián)耗能閥任意時(shí)刻總有一級(jí)晶閘管導(dǎo)通，對(duì)稱三相電壓加在對(duì)稱負(fù)載即耗能電阻上，產(chǎn)生對(duì)稱的三相電流。因此可利用尾端CT 采集到的小電流信號(hào)作為閥組觸發(fā)導(dǎo)通判據(jù)。試驗(yàn)原理如圖1。

圖1 試驗(yàn)原理

以GIS 耗能支路為加壓通道，利用試驗(yàn)變壓器提供380V 工頻、穩(wěn)壓、對(duì)稱三相電源，以耗能電阻為負(fù)載，通過(guò)理論計(jì)算Uab=380V、R=30Ω，則Ia=380/30=12.67A。當(dāng)閥控發(fā)出耗能閥觸發(fā)導(dǎo)通信號(hào)，故障錄波電流變化量啟動(dòng)錄波，波形如圖2。

圖2 故障錄波電流變化量

由圖2可看出，三相耗能閥尾端CT 電流為三相對(duì)稱正弦電流，有效值約0.013kA，與計(jì)算值接近。錄波小電流信號(hào)與理論計(jì)算值一致，持續(xù)時(shí)間為1.5秒，即為耗能閥在收到導(dǎo)通命令后的有效導(dǎo)通時(shí)間，符合裝置特性要求。

2 同步電流法一次注流試驗(yàn)

一次系統(tǒng)接線方式的正確性至少需滿足兩方面要求：一是滿足設(shè)計(jì)功能要求；二是滿足控制保護(hù)要求。設(shè)計(jì)功能要求可通過(guò)核對(duì)設(shè)計(jì)圖紙與現(xiàn)場(chǎng)接線一致性進(jìn)行判斷，但滿足控保要求最直接、最有效的方式是進(jìn)行注流試驗(yàn)。對(duì)于角形接線，有多種接線方式，下面以D1和D11接線，分析其中的不同。

D1接線如圖3，D1接線方式為a-a,-b-b,-c-c，向量圖如圖4。以此類推，可得到B、C 相電流關(guān)系。D11接線如圖5，D11接線方式為：a-b,-b-c,-c-a,,向量圖如圖6。以此類推，可得到B、C 相電流關(guān)系。查閱保護(hù)說(shuō)明書(shū)，保護(hù)要求的接線方式為D1接線。此時(shí)本工程IA 即為GIS 支路的開(kāi)關(guān)電流，Iab 為對(duì)應(yīng)的耗能閥尾端電流。

圖3 D1接線

圖4 D1接線方式

圖5 D11接線

圖6 D11接線方式

結(jié)合加壓試驗(yàn)方法，考慮到耗能閥的有效導(dǎo)通時(shí)間為1.5秒，對(duì)于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的觀察不利。利用短接耗能閥，以對(duì)稱三相耗能電阻為負(fù)載，試驗(yàn)變壓器作為穩(wěn)壓電源，控保裝置可持續(xù)跟蹤。試驗(yàn)原理接線如圖7所示。試驗(yàn)中，錄波采樣如圖8所示。IA=0.022kA、Iab=0.013kA、IA= Iab，角度滯后30°，B、C相有類似結(jié)論，與理論計(jì)算值一致。試驗(yàn)中保護(hù)采樣與錄波一致，差流為零。

圖7 耗能裝置一次注流原理接線圖

圖8 一次注流錄波采樣值

由以上分析可知，以耗能閥尾端電流與GIS 開(kāi)關(guān)電流為同步電流，采用一次注流的方法，對(duì)一次接線方式與控保要求的一致性和正確性進(jìn)行檢驗(yàn)是行之有效的[2]。

3 研究耗能裝置分系統(tǒng)調(diào)試方案，優(yōu)化調(diào)試流程

在張北工程中應(yīng)用的耗能裝置為柔直換流站首次使用，面對(duì)工程建設(shè)時(shí)間緊、任務(wù)重的特點(diǎn)，根據(jù)耗能裝置的設(shè)備配置、系統(tǒng)組成、控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)的要求等，在完成各設(shè)備單體試驗(yàn)和調(diào)試的基礎(chǔ)上，編制有針對(duì)性耗能裝置分系統(tǒng)調(diào)試方案、優(yōu)化調(diào)試流程，形成柔性直流換流站耗能裝置分系統(tǒng)調(diào)試作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，類似工程可參考使用。部分分系統(tǒng)調(diào)試內(nèi)容及調(diào)試流程如圖9所示。

圖9 分系統(tǒng)調(diào)試內(nèi)容及調(diào)試流程

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)張北柔性直流示范工程中應(yīng)用的耗能裝置的分系統(tǒng)調(diào)試研究，編制分系統(tǒng)調(diào)試方案，并根據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容優(yōu)化調(diào)試的流程，創(chuàng)新提出以電流小信號(hào)的低壓加壓試驗(yàn)驗(yàn)證耗能閥控觸發(fā)的正確性，以同步注流的試驗(yàn)方法驗(yàn)證耗能裝置一次接線與控保要求的一致性。試驗(yàn)證明，本文提出的耗能裝置分系統(tǒng)調(diào)試方法是行之有效的。