影响直流过负荷能力的因素分析

影响直流过负荷能力的因素分析

发表时间：2016-12-13T14:05:24.097Z 来源：《电力设备》2016年第19期作者：胡学深朱凤来代书龙周旭[导读] 在交、直流系统故障或者受端负荷中心负荷短缺时，直流系统的快速响应和过负荷能力有利于提高系统的稳定性和满足系统的负荷调配。

（中国南方电网超高压输电公司曲靖局云南曲靖 655000）摘要：在交、直流系统故障或者受端负荷中心负荷短缺时，直流系统的快速响应和过负荷能力有利于提高系统的稳定性和满足系统的负荷调配。过负荷限制根据在当前环境温度条件下，考虑备用冷却设备是否可用，计算得到换流站的过负荷能力对功率、电流控制输出的电流指令进行限幅。使得一次回路在各种工况下的全部过负荷能力都被充分利用，而不会因为设备过应力而导致直流停运。

关键词：直流；过负荷；停运

近年来，随着多个直流输电工程的相继投产，南方电网主干网络己经形成了8交8直的规模，直流输电在南方电网的作用日趋明显。直流在南方电网西电东送事业中具有着显著的作用，直流输电具有一定的短时和持续过负荷能力，当发生并联交流线路短路跳闸或某一极直流系统故障导致闭锁等故障或扰动时，可以通过控制功能中的PSS(Power Swing Stabilization）、PSD(Power Swing Damping）、FLC(Frequency Limit Control）等附加功能，瞬时提高健全直流极的输送功率，在直流输电系统过负荷能力范围内，把故障交、直流线路输送的部分或全部功率转移到并联的正常运行的直流输电系统，从而减轻功率转移和功率失衡对交流系统的冲击，提高系统运行的稳定性。另外，在负荷高峰期，受端负荷紧张时，可以采用过负荷运行方式，提高直流输送功率，缓解受端负荷压力。正常情况下直流以额定功率运行，在以下情况下，直流可能进入过负荷运行方式：（1）当单极或多极故障时，正常运行极过负荷运行，最大限度减小或者避免单极直流闭锁下的功率损失；（2）系统方式安排过负荷运行；（3）当其他直流故障或系统冲击后，FLC动作提升直流功率，使直流过负荷运行。过负荷限制包括环境温度、有无冗余冷却系统（换流变冷却器组、阀冷，通过温度判断冷却系统冗余度）、短时过负荷限幅所引起的限幅。在不额外增加换流站设备投资的前提下，直流系统在最高环温、投入备用冷却设备或环境温度较低时固有的过负荷能力。

1 影响直流过负荷能力的因素分析 PCP:MAINCPU:OLL:OLLLIM

从上图可以看出：影响ICONT的因素有冗余冷却系统可用情况（包括阀冷冗余和换流变冷却系统冗余）、环境温度、阀厅温度和功率方向。

（2）STOL_LIM

（6）YD换流变：每相换流变的2或2组以上冷却器可用时判冗余冷却系统可用。

在环境温度25度以下

1）有冗余冷却能力，连续过负荷能力为1.2，2h过负荷能力为1.2。 2）无冗余冷却能力，连续过负荷能力为1.1，2h过负荷能力为1.2。

在环境温度25度以上，40度以下 1）有冗余冷却能力，连续过负荷能力为1.1，2h过负荷能力为1.2。 2）无冗余冷却能力，连续过负荷能力为1.0，2h过负荷能力为1.1。

由此，可得出长期过负荷是直流系统在最高环温、投入冗余冷却设备或环境温度较低时固有的过负荷能力。取环境温度限制下的持续过负荷能力与阀厅温度限制下的持续过负荷能力的最小值。允许的最大连续过负荷能力和环境温度的关系如下图所示，包括有无冗余冷却设备两种情况。如图1所示：

在阀厅温度40度以下

1）有冗余冷却能力，连续过负荷能力为1.2；

2）无冗余冷却能力，连续过负荷能力为1.2。

在阀厅温度40度以上

1）有冗余冷却能力，连续过负荷能力为1.1，2h过负荷能力为1.17。

2）无冗余冷却能力，连续过负荷能力为1.1，2h过负荷能力为1.17。

结合环境温度，可得出直流系统具有1.4倍的暂态（3s）过负荷能力，其过负荷能力不受环境温度和冷却器影响，如图3所示：

图3：暂态过负荷运行参数

2 其他一次设备影响：

（1）交流滤波器

因此与换流站交流母线相连的交流滤波器设计为能够运行在连续过负荷到2小时过负荷的各种稳态过负荷条件下。

（2）晶闸管阀

晶闸管阀设计为能够承受最大阀短路电流，最大阀短路电流出现在最大的阀冷却水进水温度45°C，晶闸管阀在1.2 pu最大2小时过负荷运行过程中利用了1.4pu最大3秒暂时过负荷能力后发生阀短路故障。

（3）直流穿墙套管

直流穿墙套管对2小时过负荷能力有限制，2小时过负荷运行时要监视阀厅温度不得超过40°C。

（4）其他设备

例如开关、测量装置、断路器和辅助设备等，不会影响到直流系统的输送能力。

3 结束语

本文针对牛从直流过负荷能力和限制因素进行了详细分析，直流过负荷能力主要由阀冷冗余冷却能力（包括喷淋泵、风机、直流电源、冷却水流量计、进阀压力传感器、进阀温度传感器、高位水箱液位传感器、内冷水电导率传感器）、换流变冗余冷却能力（YY、YD判断方式不同，YY要求所有冷却器均运行、YD仅需2组及以上冷却器运行即可）、环境温度、阀厅温度、站间通讯（通讯异常无过负荷能力）和功率方向（功率反向无过负荷能力）决定，但是实际运行的过负荷能力还受到内冷水进水温度、可用交流滤波器等诸多因素限制，在进行过负荷时需要进行综合考虑。在日常的运行维护工作，还应注意以下几方面的问题。

（1）正常运行时，当出现设备温度、环境温度、进水温度、油温、气体压力、油色谱、冗余设备等的缺陷影响过负荷时，立即向相关部门汇报情况，明确告知不具备过负荷能力。

（2）正常运行时，当出现设备温度、进水温度、油温、气体压力、油色谱、冗余设备等的重大紧急缺陷影响时，立即汇报情况，并

申请临时停电。

（3）正常运行时，设备状态及现场环境均满足，过负荷运行后1小时内开展第一次巡视，监视环境温度、进水温度、油温、气体压力、油色谱、冗余设备等是否存在异常，并对直流场、阀厅、换流变设备开展红外测温。

（4）过负荷过程中，对已存在缺陷的直流场、阀厅、换流变设备，每小时监视是否存在异常。对于发热设备每小时开展一次红外测温。对油色谱异常的设备，每小时核实在线色谱是否存在突变，过负荷完成后取油样开展油色谱试验。

（5）设备过负荷时，当出现设备温度、环境温度、进水温度、油温、气体压力、油色谱、冗余设备等的缺陷影响过负荷时，立即向调度汇报情况，并申请降低直流功率。

参考文献：

[1]赵畹君.高压直流输电工程技术[M]，北京：中国电力出版社，2004.

[2]刘天作，王喆.换流变压器运行分析及改进措施[J].华中电力，2011，4（24）：57-60.

[3]溪洛渡右岸电站送电广东±500kV 同塔双回直流输电工程换流变压器设备规范.

作者简介：

胡学深（1985-），男（汉），山东，硕士，工程师，从事高压直流输电系统工作6年，参与楚穗直流输电工程、溪洛渡直流输电工程设计、调试、投运，具有丰富的高压直流运维经验。

朱凤来（1988-），男（汉），安徽省滁州市人，本科，助理工程师，主要从事直流输电系统运行维护工作。

周旭（1985-），男（汉），湖南湘潭人，本科，助理工程师，主要从事直流输电系统运行维护工作。

代书龙（1989-），男（汉），云南省宣威市人，本科，助理工程师，主要研究方向：高压直流输电系统电磁暂态仿真。