特高压换流变套管SF_6压力低异常跳闸事故分析及预防措施

特高压换流变套管SF_6压力低异常跳闸事故分析及预防措施
摘要：本文采取文献法、综合分析、案例分析等方法针对特高压换流变套管SF6
气体压力低引起的异常跳闸事故进行了研究，通过对具体异常跳闸事故案例的分析，探索了相应的预防措施，仅供参考。

关键词：特高压；换流变套管；SF6气体；异常跳闸
换流变压器有两个套管部件，分别是交流套管和换流阀侧套管。

在换流阀侧
套管中，包含内部和外部两个部分，其中内部通常为油绝缘，外部部分是带硅橡
胶群的玻璃纤维环氧树脂管，在充电前需要充一定压力的SF6气体，正常运行情
况下，SF6气体压力一般为3.2bar。

如果压力出问题，将引起严重事故，因此研
究特高压换流变套管SF6气体压力低异常跳闸事故进行分析具有显著现实意义。

一、换流变套管SF6气体压力低异常跳闸事故
（一）换流变套管SF6压力低跳闸概述
某特高压直流项目，包含两条线路，额定电压±800kV，每条线路由高端换流
变压器单元和低端换流变压器单元串联而成，形成双12脉动形式。

每一个换流
变压器单元包含6台换流变压器，任何一台出现问题都会导致出现严重事故。

从
换流变压器角度讲，换流变压器的换流阀侧套管外部绝缘部分主要充入SF6气体，且一定要保证压力合适，如果SF6气体压力出现异常变化，都会引起线路跳闸事故，造成换流变压器闭锁，降低线路直流能量利用率以及设备可利用率。

项目中总计24台换流变压器，其换流阀侧套管，全部用SF6气体绝缘，高端
与低端换流变压器单元的连接采取Y/Y接线。

低端换流变压器单元采取Y/▲接线
方式，换流阀侧套管采用干式绝缘，套管分别以A套管，B套管和a套管，b套管。

以充SF6气体的套管来论，项目中正常运行下的SF6气体压力为3.2bar，当
出现异常情况，监测系统告警的阈值为2.4bar，当SF6压力进一步降低至1.0bar 时，将导致跳闸事故的发生。

一般运维当中巡检看SF6气体压力表计，若发现压
力低于3.2bar时，必须要采取专用工具检查是否存在漏气点，必要情况下补充气体。

（二）事故分析
该项目中的X站每个环流变压器有5种状态，接地，备用，停运，闭锁以及
解锁，在对该站一线路换流变压器单元和二线路低端换流变压器单元解锁运行，
系统向二线路高端换流变压器单元由备用转闭锁状态时，二线路高端换流变压器
单元馈线开关#1合闸，系统顺序事件记录器发出告警信息，二线路高端换流变压
器单元Y/Y接线下的B相换流阀侧套管SF6气体压力异常降低，引起保护动作跳闸，二线路高端换流变压器单元转换状态失败。

根据B相换流阀测套管SF6压力
低跳闸回路，结合现场检查情况来看，一路跳闸回路中的SF6气体压力表计读数
相对正常,满足正常运行要求，自动继电器灯也未亮。

但另一路跳闸自动继电器灯亮，通过测量端子电位，发现机械表计与继电器连接端子存在110kV正电位，解
除A套管表计与继电器的接点，发现继电器励磁依然存在，解除B套管表计与继
电器的接点，发现励磁消失，SER信号复归。

根据检查结果来看，故障换流变套
管中B套管出现故障，其机械表计与继电器之间存在异常导通。

根据事故来看，当继电器出现励磁后，常开节点出现闭合，跳闸信号送至二
线路高端Y/Y换流变压器接口屏，然后现场总线将SF6压力低跳闸信号转送至换
流变压器控制系统，触发故障告警。

当继电器与表计之间的存在异常导通，继电
器励磁现象发生，故障信息通过网络影响二线路高端换流变保护系统，系统启动ESOF，使高端换流变压器单元退回备用状态。

由该事故来看，SF6气体压力低跳
闸回路存在较大的缺陷，容易导致保护系统发生误动作。

当继电器发生励磁现象，整套压力低跳闸回路中的三个继电器有两个未出现明显异常，此时并不能确定
SF6气体压力是否真正满足跳闸压力值，亦或者使表计存在缺陷，所以针对A套
管的压力低跳闸回路与针对B套管另一回路之间并不存在制约关系，但实际上在
A套管的压力低跳闸回路中，两个继电器之间的常开接点之间存在制约关系，一
个继电器出现励磁，另一个也会出现问题，即无论哪条回路出问题，均会导致跳闸。

显然根据事故分析来看，跳闸回路是导致SF6气体压力低但未到跳闸值便跳
闸的关键点。

二、换流变套管SF6气体压力低跳闸事故预防措施
根据事故的具体情况来看，针对SF6气体压力低跳闸问题，可以采取的改造
方案有三种。

方案一：跳闸回路中并联继电器。

在跳闸回路当中在原有继电器数量的基础
上增加两个继电器，增加的两个继电器分别与A套管和B套管的继电器并联，即
A套管下三个继电器，B套管下2个继电器。

此时回路当中会出现9对常开点，
其中新增继电器下有5对常开接点，3对常闭接点，在A套管和B套管之间的继
电器下在原有基础上增加4对常开接点，增加2对常闭接点。

将部分常开接点分
别串联后再并联，改变原有的跳闸回路接线。

改造后的跳闸回路中，因为A套管
下继电器未励磁，跳闸回路不导通，机械表计未达到跳闸值的情况下，可能会报
警但不会触发继电器动作。

当达到跳闸值的情况下，套管之间的继电器正常导通，此时某一个继电器会出现拒动，但与其并联的另一个继电器却可以正常励磁，从
而实现正常跳闸。

不过该方案比较适合解决单一继电器故障而引起的误动作或拒
绝动作问题，以及表计故障所引起的误动跳闸问题。

但是当SF6气体压力真正达
到跳闸值的情况下，回路当中可能存在两个无法励磁的继电器，使回路无法跳闸。

此时可以通过调整二次系统的信号回路来解决这一问题。

方案二：在两个套管的表计上分别增加一对接点，将增加的接点并联后组成
一个新的跳闸回路，然后与原有的两个跳闸回路形成相互制约状态，即两两制约，然后再调整实现两两独立的状态，最后再励磁继电器。

这种情况下，只有当两个
回路导通的情况下（即一对接点异常导通），或者门输出为0时不会出现误跳闸。

在该方案下，两个套管的表计，任何一对接点或者单一继电器拒动，均可通过信
号回路发送跳闸信号，启动某一跳闸回路，单一继电器误动情况下，却不会引起
跳闸信号以及换流变压器单元启动ESOF。

该方面可以解决表计、继电器两个层面的单一拒动和误动，但是如果接点发生机械粘连，则会出现不发生任何告警信号
的问题。

方案三，当SF6气体压力达到告警值，A、B套管表计的接点会启动压力低告警，如果将两个表计并联后，再分别与原有两个跳闸回路串联。

实际上SF6气体
压力低必须要低到一定程度才会导致跳闸，即SF6气体压力必定会先到达告警压
力值，然后再继续下降，通过该方案，必定会是压力值低至告警值后，告警回路
接通，此时跳闸回路才允许跳闸。

告警与跳闸回路之间通过并联再串联后形成制
约关系。

此时可解决单一元件拒动问题，但单一继电器误动导致跳闸问题解决不了。

但是却可以解决正常值下表计接点粘连而引起的误跳闸。

结束语
综上所述，特高压换流变压器作为一个关键设备，意义重大，换流变压器换
流阀侧套管，采取SF6气体绝缘的形式，为了保证绝缘性能，SF6气体压力必须
要保证在一定值上，如果SF6气体压力异常降低，可引起保护系统动作，有时
SF6气体压力并未降低到引起跳闸的值上却发生跳闸，绝大部分情况是跳闸回路、告警回路、信号回路有一些问题，需要经过改造来预防。

本文中提供了类似问题
的改造方案，可能存在不足，但希望具备一定参考价值。

参考文献
[1]程建伟等.实际运行电压下特高压换流变压器阀侧套管电场分布研究[J]，南方电网技术，2017（05）.
[2]颜波等.特高压换流变穿墙套管末屏受潮处理新方法[J]，电工技术，2017（03）.
[3]曾庆荣.特高压直流输电系统换流变压器运行维护总结[J]，百科论坛电子杂志，2018（09）.。