直流换流站直流短时过负荷分析及定值优化措施

直流换流站直流短时过负荷分析及定值优化措施

向权王抗刘虎

（湖北省电力有限公司检修公司湖北宜昌443000）

摘要：短时过负荷是指在一定时间内，直流电流高于其额定电流的能力。在大多数情况下，大部分设备故障和系统要求，只需要直流输电在一定的时间内提高输送能力，而不需要连续过负荷运行。本文对宜都站短时过负荷逻辑的进行了说明，并提出在考虑可接受的设备预期寿命的降低，以及备用冷却设备和其所规定的环境温度的利用的情况下，可以通过修改过负荷定值来减小在短时过负荷时大电流和温度对换流变压器的损伤。

关键词：过负荷；环境温度；定值

引言

双极功率控制模式下，满负荷正常运行时，如果一个极故障，另外一个极要接受故障极损失的全部或部分功率而进入过负荷运行状态，这是一个较为复杂的过程。过负荷运行状态下的电压、电流以及过负荷运行的时间如何确定，下面将进行说明。

1短时过负荷逻辑介绍

在正常运行过程中，当直流线路电流标么值大于温度电流系数（ICONT）时，即逻辑中为IO_OLL/ID_NOM_OLL>ICONT，其中ID_NOM_OLL等于3000A，短时过负荷启动，START_STOL信号值为1。

温度电流系数值函数图可知，ICONT值是由环境温度、阀厅温度和直流系统冷却器（换流变冷却器、外冷水喷淋塔）冗余情况决定的，通过4个函数图来控制。其中两个对应着直流系统有冷却冗余器时的环温、阀厅温度函数图，两个是没有冷却冗余的。首先判断冷却器的冗余情况，选择对应的环境温度和阀厅温度的函数图。然后在环境温度和阀厅温度的函数图输出中取最小值作为ICONT的输出。

只要直流线路电流标么值（IO_OLL/ID_NOM_OLL）大于ICONT，则启动短时过负荷功能。环温系数函数如下图：

函数图可以生成相应的曲线表。根据曲线表环境温度电流系数按照温度的大小取相应的定值。阀厅温度电流系数与此原理相同。

在短时过负荷电流限制逻辑中，当发出过负荷启动命令后，开始进行过负荷计时。将过负荷计时信号输入至函数图06-11中，六幅函数图分别对应着温度在20℃以上，34℃以上和40.8℃以上有冗余冷却器或无冗余的条件下过负荷能力与过负荷时间的函数。其中过负荷最大电流值的大小以标幺值表示为该函数的输出Y。六幅函数图的X是等于负荷计时信号，即过负荷的时间，就是说六幅函数代表过负荷的最大值是随着过负荷的时间变化而变化的。这六个函数的输出作为函数图15的输出值，通过函数图15的X变量选择函数图06-11相应的输出值作为过负荷最大电流值，所以函数图15的X是用于选择温度的范围，取自环境温度和阀厅温度的最大值。如下图：

输出量（过负荷最大电流值）Y的选择逻辑

由以上逻辑可以看到过负荷的能力由三个变量来调节的。分别是直流系统冗余冷却器的有无，阀厅、环境温度值以及过负荷的时间。有冗余时允许的过负荷电流大；温度值低时允许的过负荷电流大；过负荷时间短，允许的过负荷电流大，反之则减小。

2短时过负荷定值的设定

根据逻辑可知，短时过负荷的整定值是由函数图06-11决定。在直流系统冗余冷却器的条件下5秒短时过负荷的最大电流为1.6pu即4800A，该值为最大过负荷值。在温度大于40.8℃，且无直流系统冗余冷却器的条件下电流为1.12pu，可持续过负荷2小时。各工况下短时过负荷的最大电流整定值如下图所示：

现根据规定，在日常运行中不允许投入过负荷功能。在某些特殊工况下系统可能会自动投入过负荷功能。例如在功率转移后，另一极的功率可能会出现短时过负荷的情况（5秒内达到1.6pu）。

3短时过负荷的定值优化

在过负荷逻辑中阀厅、环境温度值决定了过负荷最大电流的大小。而宜都站的换流变及平抗外侧增加了隔音屏，使得换流变的环境温度远高于过负荷逻辑所取的外部环境温度，造成过负荷逻辑计算的过负荷电流比实际允许的过负荷电流大。例如，在夏季温度可达到50℃，远超过设计的40.8℃，本体油温可能会更高，在短时过负荷时，大电流及较高的本体温度，可能会降低换流变绝缘机械强度和电气强度加速设备老化。考虑到宜都站隔音屏造成的温差可以将定值表Table06中5秒最大短时过负荷定值1.6pu改小，使换流变的损伤减小和使用寿命延长。

作者简介：

向权（1982-），男，工程师，从事直流换流站运维检修工作。

王抗（1982-），男，高级工程师，从事直流换流站运维检修工作。

刘虎（1983-），男，工程师，从事直流换流站运维检修工作。