直流输电系统换相失败简介
直流系统频发换相失败的分析处理
直流系统频发换相失败的分析处理摘要：换相失败是高压直流输电系统最常见的故障现象之一[1]。
宝安换流站极2在一次操作交流系统刀闸后频发换相失败告警，针对此次事件对换相失败原理、此次频发换相失败的过程进行分析，并结合后续检查处理措施，阐述导致直流系统频繁换相失败的最终原因，并提出日常运维建议。
关键词：换相失败；直流输电；1 换相失败的原理1.1换相失败极过程[1]换相失败是高压直流输电系统最常见的故障现象之一。
由于换流器交流侧电感的存在，换流器换相时，电流转移需要一定的时间才能完成。
当换流阀的两个桥臂之间换相结束后，刚退出导通的阀在反向电压作用的一段时间内未能恢复阻断能力，或者在反向电压期间换相过程没有能进行完毕，这样在阀电压转变为正向时被换相的阀将向原来预定退出导通的阀进行倒换相，这就是换相失败。
1.2导致换相失败的因素[2]交流低电压导致逆变侧换相电压的降低，从而致使本应导通的阀无法导通，最终导致换相失败。
此外，离故障点电气距离越近的逆变站发生换相失败的情况越严重。
丢失触发脉冲会导致换相失败。
丢失触发脉冲时阀会发生不开通故障，导致换相过程无法进行，原先导通的阀继续导通，从而导致换相失败。
逆变侧出现阀短路时也会导致换相失败。
当逆变侧某一个阀发生短路故障而强行导通时，其他应该正常导通的阀由于失去换相电压从而无法导通，同样会导致换相失败。
1.3换相失败的影响极控系统本身具有换相失败监视、跳闸功能[3]：当主极控系统监测到熄弧角小于3度且持续200ms后，极控判断当前系统软件故障同时自动切换至备用系统运行；当备用极控系统监测到熄弧角小于3度且持续30s后，极控判断备用系统软件故障。
频繁的换相失败会影响极控系统的安全稳定运行，进而影响直流系统的安全稳定运行。
2 一次典型换相失败事件宝安换流站的500kV交流场为3/2接线方式，总共有8串，第一串为不完整，双极换流变馈线开关为5051、5071。
事件发生前，交流系统方式为500kV第二至八串开环运行，500kV #1主变高压侧开关5001在500kV #1M运行，宝安站500kV #2M正在由热备用状态转冷备用状态的操作。
浅析高压直流输电换相失败原因及对策
当 阀两侧 电压 变 为正 向后 ，预定 退 出的 阀将 发 生误 导通 ，从 而 引 Ｉｄ—ＩａｃＹ＞△ Ｙ ：
起 换 相失 败 。换 相失败 的 特征 是 ：① 关 断角 小于 换流 阀恢 复 阻 Ｉｄ—ＩａｃＤ＞△ Ｄ。
断能力 的时间（大功率晶闸管约 ０．４ｍｓ）；②６脉动逆变器的直流 其 中 ＩａｃＹ和 ＩａｃＤ分别 是 变压 器 Ｙ绕 组 和 Ｄ绕 （转下 页 ）
－ １９２一 创 新创 业论 坛 浅析 高压直流ຫໍສະໝຸດ 输 电换 相 失败 原 因及 对策
涂 志波 何绿 绿 李 文泉 （国网四川 省 电力公 司检 修公 司 ，四川 成 都 ６１００００）
摘 要 ：换相 失败 是 高压 直流输 电 系统 一种 常见 故 障 ，本文进 行 了故 障原 因分析 ，阐述 了换相 失败 保 护设计 原理 。梳理 了 引起 换 相 失败 的几 种 常见 因素 ，提 出了针 对 类似 故 障防 范措施 。
电流 ＩＤＰ和 ＩＤＮＣ。一 个 ６脉 动桥 换相 失败 的 明显特 征是 交 流相
１换 相失 败基 本原 理
电流 降低 ，而直 流 电流升 高 。换相 失败 可 能是 由一 种或 多种 故
换 相失败 是 直流 系统 常见 的故 障 之一 ，一 般单 次 换相 失 败 障，如控制脉冲发送错误 、交流系统故障等引起的。阀的误触发
实际水分值 ，中控画面上也可 以设定水分化验值 ，实测值 与化 煤气实际流量等于设定值。
验 值 的选 择 由中控 人 员确 定 。根 据 中控 室设 定 的一 、二 混后 水 ５ 结论
分 目标 设 定值 ，分别 调 节一 、二混 的加 水 流量 （不考 虑 加蒸 汽 、污 不 锈钢 ２６５ｍ２烧 结 系 统 实 现 从 一 次 配 料 、燃 料 破 碎 、配料 、
高压直流输电换相失败原因及对策
高压直流输电换相失败原因及对策摘要：换相失败在高压直流输电系统中时常发生，短时间内的换相失败不会造成严重后果，但长时间多次换相失败将导致直流系统停运。
造成换相失败的常见原因主要有:(1)交流侧系统异常，比如电压跌落、电压波形畸变等;(2)换流阀触发脉冲丢失;(3)直流电压、电流异常。
关键字：高压直流输电；换相失败；原因及对策1换相失败基本原理换相失败是直流系统常见的故障之一，一般单次换相失败仅会导致短暂的功率中断，其对系统影响不严重，只有发生连续换相失败可能引起直流闭锁。
换相失败一般都发生在逆变站，当逆变侧换流器两个桥臂之间换相结束后，刚退出导通的阀在承受反向电压的时间内，如果换流阀载流子未能完成复合并恢复正向阻断能力，或在反向电压持续期间未能完成换相，此时当阀两侧电压变为正向后，预定退出的阀将发生误导通，从而引起换相失败。
换相失败的特征是:(1)关断角小于换流阀恢复阻断能力的时间(大功率晶闸管约0.4ms);(2)6脉动逆变器的直流电压在一定时间下降到零;(3)直流电流短时增大;(4)交流侧短时开路，电流减小;(5)基波分量进入直流系统。
2换相失败保护原理保护功能测量换流变阀侧Y绕组和D绕组的电流以及直流电流IDP和IDNC。
一个6脉动桥换相失败的明显特征是交流相电流降低，而直流电流升高。
换相失败可能是由一种或多种故障，如控制脉冲发送错误、交流系统故障等引起的。
阀的误触发或触发脉冲丢失会导致其中一个6脉动桥的连续换相失败;交流系统干扰会导致两个6脉动换流桥的连续换相失败。
对于一个6脉动阀组的持续换相失败和12脉动阀组的持续换相失败，保护分别经过不同的延时跳闸。
换相失败动作后果:单桥换向失败动作后果为请求控制系统切换;X闭锁;极隔离;跳交流断路器;起动断路器失灵保护;锁定交流断路器;启动故障录波。
双桥换相失败动作后果为请求控制系统切换;Y闭锁;极隔离;跳交流断路器;起动断路器失灵保护;锁定交流断路器;启动故障录波。
HVDC输电系统换相失败的故障合闸角影响机理
∫ | Af | =
t2f
uabf ( t) d t =
t1f
∫t2f [ ufa ( t) - ufb ( t) ]d t = t1f
| Afa - Afb |
(13)
式中 :
∫t2f
本文详细分析了换相电压时间面积与换相失败 的定量关系 ,从理论上论证了换相电压时间面积可 作为评价直流系统抵御换相失败能力强弱的定量指 标 ;通过分析不同故障合闸角下交流系统故障暂态 分量特性及其对应的换相电压时间面积特性 ,从机 理上揭示了故障合闸角对换相失败的影响 。
1 换相电压时间面积
目前 ,在已投运的高压直流 ( HVDC) 输电系统 中 ,换流阀均由多个晶闸管串接而成 。在换相过程 结束后 ,晶闸管从正向导通到反向截止需要承受一 定时间的反向电压 ,其正方向为从晶闸管阴极指向 其阳极 。若换相过程无法在换相电压转为正向时完 成 ,则晶闸管将在正向电压作用下重新导通 ,从而导 致换相失败[6] 。以关断角γ表示换流阀关断时刻到 线电压过零点之间的电角度 ,则当关断角 γ < γmin
Afa = ufa ( t) d t t1f
(14)
∫t2f
Afb = ufb ( t) d t t1f
(15)
ufa ( t) 和 ufb ( t) 分别表示故障情况下的换流母线 a 相
和 b 相对地电压 。
2L r Id = uab ( t) d t = A t1
(5)
式中 : A 为如图 2 所示换相过程的换相电压时间面
积 (以下简称“换相面积”) ,是换相期间换相线电压
换相失败研讨
换相失败研讨pptxx年xx月xx日contents •换相失败的介绍•换相失败的判断和处理•换相失败的防范措施•换相失败的安全管理措施•结论与展望目录01换相失败的介绍换相失败是指直流电路中，三相或两相负荷电流产生的磁场由于相互作用而使电动机的旋转磁场暂时失去平衡状态，导致电动机旋转方向改变的现象。
换相失败多发生在采用滑环电动机的直流可逆系统中，是直流电动机的一种常见故障。
换相失败的定义换相失败的常见原因机械负载不平衡或机械传动卡死。
转子和定子气隙不均匀或磁通不平衡。
电动机本身故障（电枢短路、断路或接地等）。
电源缺相或绕组接反。
电源电压过低或不平衡。
影响电动机的运行和生产工艺，使生产设备被迫停机或损坏。
引起电网电压波动，影响其他用电设备的正常运行。
产生强烈的电磁干扰信号，对通信设备和电子设备造成干扰。
换相失败的影响02换相失败的判断和处理换相失败的判断换相失败常导致电流出现异常波动，如过载、过流或断流。
电流异常电压异常相位异常机械故障换相失败可能导致电压波动，如过压或欠压。
换相失败可能导致相位波动，如不同步或失步。
换相失败可能伴随机械故障，如电机振动或噪声。
换相失败的处理方法调整与换相相关的控制参数，如触发延迟角或换相重叠角。
调整控制参数检查电机接线是否正确，如相位和旋转方向。
检查电机接线检查机械负载是否过重或存在不平衡，调整负载分布。
检查机械负载若换相失败持续存在，考虑更换电机或驱动器。
更换电机或驱动器处理换相失败时，应确保操作安全，避免直接接触电机和驱动器。
注意安全在处理换相失败时，应记录异常信息以供参考和分析。
记录异常信息处理换相失败时，应了解问题原因并采取针对性措施，避免盲目操作。
避免盲目操作若换相失败情况复杂或严重，应及时联系专业维护人员进行排查和处理。
及时联系维护人员处理换相失败的注意事项03换相失败的防范措施严格按照操作规程进行换相在电力系统中，换相操作具有严格的操作规程和安全要求，操作人员必须认真学习并熟练掌握。
CJ换相失败的原因
换相失败的原因一.换相失败的概念换相失败是逆变器常见的故障，它是由逆变器多种故障所造成的结果，如逆变器换流阀短路、逆变器丢失出发脉冲、逆变侧交流系统故障等均会引起换相失败。
当逆变器两个阀进行换相时，因换相过程未能进行完毕，或者预计关断的阀关断后，在反向电压期间未能恢复阻断能力，当加在该阀上的电压为正时，立即重新导通，则发生了倒换相，使预计开通的阀重新关断，这种现象称为换相失败。
二.换相失败的特征换相失败过程中，各电气量均发生剧烈波动，其中换流母线电压最低可降至0，直流电流一般可增加到额定电流的1.5 倍，直流有功功率可瞬时下降至0 甚至短时反向。
具体的特征归纳如下：（1）关断角小于换流阀恢复阻断能力的时间（大功率晶闸管0.4ms ）（2）6脉动逆变器的直流电压在一定时间下降到零（3）直流电流短时增大（4）交流侧短时开路，电流减小（5）基波分量进入直流系统对于12脉动逆变器，一个6脉动逆变器发生换相失败，由于换相失败反向电压减小一半，直流电流又增大，使得串联的另一个6脉动逆变器的换相角增大，也可能发生换相失败。
其直流电压和电流的变化趋势与6脉动逆变器相同。
三.换相失败的主要原因造成换相失败的原因有：交流电压下降、直流电流增大，交流系统不对称故障引起的线电压过零点相对移动，触发超前角β过小或整定的关断角γ过小等。
各因素之间的相互关系可以用下面的数学关系表示：γβμ=-式中，γ为关断角，β为超前触发角，μ为换相角。
可见，γ直接决定于β角和μ角。
晶闸管实际需要的关键角min γ通常在6°~9°之间。
实际运行时的触发超前角β是由直流输电的控制器决定的，它与触发延迟角α的关系为0180βα=-。
换相角μ决定于多个因素，其计算式为：cos )d c vX U μββ=-+ 式中，β为超前触发角，d I 为直流电流，c X 为换相电抗，当假设换流器交流母线装有完善的滤波装置能使交流电压不畸变时，c X 即为折算到阀侧的换流变压器短路阻抗；v U 换流变压器交流系统侧电压直流折算到阀侧的电压，不包括换流变压器中的压降。
高压直流输电系统换相失败分析
高压直流输电系统换相失败分析作者：苏催宋鑫源来源：《西部论丛》2019年第35期摘要：换相失败是高压直流输电系统逆变站最常见的故障之一，简介了永富直流输电系统中换相失败极控系统与极保护系统检测方法党的差异，比较了高肇直流输电系统换相失败的检测技术的优缺点，同时对交流系统电压波动引起的换相失败波形进行了分析，并就存在的问题提出整改建议。
关键词：直流输电;换相失败;极控系统;极保护系统引言换相失败是高压直流输电系统逆变站最常见的故障之一，它将导致直流电压降低、输送功率减小、直流电流增大、换流阀寿命缩短、换流变压器直流偏磁及逆变侧弱交流系统过电压等不良后果;若换相失败控制不当，还会引发连续的换相失败，最终导致直流停运。
而换相失败故障期间输入交流系统的电流发生了改变，引起系统潮流方向发生变化，还可能导致交流系统保护误动作，而富宁换流站处在若交流系统中。
因此，迅速正确的检测到换相失败并采取适当控制措施使直流输电系统尽快从故障中恢复，对整个电网的运行都至关重要。
根据统计，永富直流输电系统在2017年至2019年间就发生了23次换相失败，原因均是逆变站相连的广西电网交流电网发生交流系统故障。
本文比较了高肇直流与永富直流换相失败检测的不同逻辑，并对永富直流2018年9月发生的一起广西电网交流短路故障引起的典型换相失败进行分析，并就存在的问题提出整改建议。
1、换相失败的机理分析1.1换相失败定义当换流器在逆变运行时，从被换相的阀电流过零EOC算起，到该阀重新被加上正向电压ZV为止这段时间所对应的角度，也称为熄弧角。
如果熄弧角太小，以致晶闸管阀来不及完全恢复正常阻断能力，又重新被加上正向电压，它会自动重新导通，于是将发生倒换相过程，其结果将使该导通的阀关断，而应该关断的阀继续导通，这种现象称为换相失败。
1.2换相失败的原因（1）关断角γ过小;（2）受端交流电压下降较多;（3）直流电流增大;（4）触发脉冲丢失;（5）换流阀短路故障等。
龙政直流系统换相失败分析
龙政直流系统换相失败分析卢 力,刘 虎,姜建国(湖北省超高压输变电公司,湖北宜昌 443000) [摘 要] 通过龙泉、政平换流站的两次换相失败的故障实例,分析换相失败各参数的变化及其过程,揭示换相失败发生的故障原因。
[关键词] 换相;换相失败;故障录波 [中图分类号]T M726 [文献标识码]A [文章编号]100623986(2010)0520015202Ana lysis of DC System C o mm u t a tio n Fa ilur e i n Con ver ter S ta t i o nLU L i,L IU Hu,J IANG J ian2guo(Hubei EHV Trans m ission&Substa ti on Co mpa ny,Yichang H ubei443000,China)[A bstra ct]By t wo fault exa mp les of comm utation failur e of Longquan and Zhengp ing conve rter stati ons,this paper analyzes the change sof para m eters and pr ocess in comm utati on failure,and reveals the cause of the co m2 muta tion failure.[Key wor ds]comm utati on;c ommutation failur e;fault recor de r1 换相失败的原因分析 由于整流阀在电流关断后的较长时间内处于反向电压,所以整流侧发生的换相失败大多只有整流器不触发、交流电压畸变的原因引起。
换相失败的原因有:逆变器的换相电压下降;逆变侧交流系统不对称故障;直流线路电流Id增大;触发越前角β过小、整定的关断角y过小或者由于触发脉冲异常(不触发或误触发)导致阀不能按正常次序进行换相。
高压直流输电换相失败分析
２ ． ５ 系统规 划时降低换 流 变压 器的短 路 电抗
换 流变 压 器 短路 电抗 的 降低 将 减 小换 相 电抗 ， 从 而 使 换 流 器
换 相 时 的叠 弧角 变小 ， 关 断角变 大 ， 减少 换 相失 败 的发 生 。
１ ． １ ． ２ 引起 换 相失 败的原 因 阀桥 的触 发 脉 冲 丢 失 等都 能 导 致 换 相 失 败 ， 并且 根据 这 些 成 因给 出了 预 防发 生 换 相 失 败的 措 施 ： 目前 ， 主 要 是 通 过 无功 补 偿 、 增 大
换 相失 败 的原 因不 是因 为阀的 任何 误操 作 ， 而是 因为 阀的外 电 触 发 超 前角 或 者 熄弧 关断 角 的 整 定值 、 采 用较 大 的 平 波 电抗 器 以
综合
高压直流输 电换 相失败分析
李 幸芝 华北 电力大 学
摘要 ： 随着高压直 流输 电技 术突飞猛进 的发展 ， 直 流输 电技 术在我 国已得 到了 广泛 的研 究应用。 换 相失 败是 直 流输 电系统 运行 中最常见的 故 障之・ ， 将导致 直流 电流增大、 直 流输 电输送 功率 减 挟流 变压 器直流偏磁 加剧 、 挟 流 阀寿命 缩短 ， 以及逆 变侧弱交流 系统电压 不稳 定等不 良后果 。 如果换 相失败后， 控 制不 当， 还 会 引发后续的换相失败 ， 最终 导致直 流传输功率 中断。因此 ， 深 入研 究换相失败 产生的机 理 ， 对保证 未 来 高压直 流输 电系统 的安 全运行具有非常￣－ Ｉ ｔ － 的意义。本文从 理论上 分析了 换 相失败 的机 理 ，简明阐述 了引起 换相失 败的原 因、危害以及预防换
相 失 败 的措 施 。
高压直流输电系统分析的一些要点
高压直流输电系统分析的一些要点1、换相失败换相失败是直流系统比较关键且常见的故障。
当换流器做逆变运行时，从被换相的阀电流过零算起，到该阀重新被加上正向电压为止这段时间所对应的角度，也称为关断角（熄弧角）。
如果关断角太小，以致晶闸管阀来不及完全恢复正常阻断能力，又重新被加上正向电压，它会自动重新导通，于是将发生倒换相过程，其结果将使该导通的阀关断，而应该关断的阀继续导通，称为换相失败。
换相失败主要原因是交流系统故障，其使得逆变侧换流母线电压下降。
在一定的条件下，有些换相失败可以自动恢复。
但是如果发生两次或多次连续换相失败，换流阀就会闭锁，中断直流系统的输电通道，在严重的情况下可能会出现多个逆变站同时发生换相失败，甚至导致电网崩溃。
换相重叠角的影响：当β>γ时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。
如果β2、无功补偿直流系统的无功计算，也是要分为常规计算和系统仿真两部分。
采用普通晶闸管换流阀进行换流的高压直流输电换流站，一般均采用电网电源换相控制技术，其特点是换流器在运行中要从交流系统吸取大量的无功功率。
与交换的有功功率成正比，在额定工况时整流装置所需的无功功率约为有功功率的30%~50％，逆变装置约为40%~60％。
常规计算的话，换流器消耗的无功功率可由下式表示：P为换流器直流侧功率，MW；φ为换流器的功率因数角；μ为换相角；α为整流器触发角。
当换流器以逆变方式运行时，式中的α用γ代替，γ为逆变侧关断角。
当然具体工程中，无功配置还涉及各种无功分组方案的比较，感性和容性都要考虑，但一般来说感性无功主要考虑小负荷方式无功过剩情况，很多时候计算出来是不需要配的。
然后就是系统仿真校核工作，就是用电力软件仿真各种工况下稳态和暂态的运行情况，故障方式下的稳定情况。
提供所需无功功率最节省的方法是使用并联电容器组。
既然无功随着所传输的直流功率变化，就必须提供可切换的适当容量的电容器组，以便稳态直流电压在各种负荷水平下保持在可接受范围（通常±5%）。
特高压直流输电换相失败分析与仿真
直流输电系统 中的交流 系统故障对换相失败的影响仍 没有较成
熟的研究方法和成功建模的实例。因此 ，深入研究换相失败的
【 ｂｔ ｃ】 Ｈ Ｄ ａｓ ｉｉ ｙｅ ｉ ｅｃａ ｃ ｒｔｓ ｆａ ｅ ａａｉ，ｏｇｄ ｔ ｃ ａｄｌ ｓ ｓ ｍ ｎ Ａ ｓ ａｔ Ｕ Ｖ Ｃｔｎｍｓｏ ｓ ｔ ｉ ｗ ｈｔ ｈｒ ｔｉｉ ｒ ｐｃｙ ｌ ｉａ ｅ ｎ ｗｌ ｓ ｏｇ ｒ ｒ ｓｎ ｓｍ ｓ ｔ ｈ ａ ｅｓｃ ｏ ｌｇ ｃ ｔ ｎ ｓｎ ｏ ｏｅａ
【 ｅ ｏｄ 】 Ｈ Ｄ ；ｏ ｍ ｔｉ ｉｒ ｄ ｔ ｍ ｌｉ ； ｕ Ｋ ｙｗ ｒｓ Ｕ Ｖ Ｃ ｃｍ ｕ ｔｎａｕ ；ｉ ａｓ ｕ ｔｎｆ ｌ ａｏ ｆｌ ｅ ｇ ｌｉ ａｏ ａ ｔ ｉ
高压直 流输 电系统 逆变侧 发生换相失 败是一种 常见 的故
相结束后 ，刚退出运行 的阀在反向电压作用 的一段时间内，如
ＬＵ ａ — ｎｇ Ｙ —ｐｉ
（ ｕ ｇｉ ｌ ｔｃＰ ｗ ｒ ｎ ｕｔ ｎｅｔａｉ ｅｉｎａ ｄＲ ｓａｅ ｎ ｔｕｅ Ｎ ｎ ｉｇＧ ａｇｉ ３ ０ ３ Ｇ ａ ｘ Ｅｅ ｒ ｏ ｅ Ｉｄ ｓｙＩｖｓｇｔｎＤ ｓ ｎ ｅｅｒｈＩｓｔｔ， ａ ｎｎ ｕｎ ｘ５ ０ ２ ） ｎ ｃｉ ｒ ｉ ｏ ｇ ｉ
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直流输电系统换相失败研究综述
直流输电系统换相失败研究综述直流输电系统因其稳定性、可靠性和高效性而得到广泛应用。
然而，换相失败作为一种常见的运行故障，对其安全稳定运行构成了严重威胁。
本文对直流输电系统换相失败的研究进行了综述，介绍了换相失败的基本概念、影响、原因以及研究现状和不足，并提出了未来研究的方向和前景。
直流输电系统是一种高电压、大功率的输电方式，能够实现稳定、可靠、高效的电力传输。
在直流输电系统中，换相失败是一种常见的运行故障，可能导致系统稳定性下降、设备损坏等问题，甚至引起大面积停电等严重事故。
因此，对直流输电系统换相失败的研究具有重要的实际意义。
直流输电是指利用直流电进行电力传输的方式。
在直流输电系统中，电能从电源出发，通过换流器转换为直流电，然后通过输电线路传输到负荷侧，最后经过换流器转换为交流电供给用户。
换相失败是指直流输电系统中换流器在运行过程中因某种原因导致正常的换相过程无法完成的现象。
换相失败的主要原因包括电源故障、输电线路故障、换流器故障等。
目前，针对换相失败的研究主要集中在故障检测、故障定位、故障恢复等方面。
然而，现有的研究多针对特定故障类型和工况，缺乏对换相失败机理的深入探讨和系统性分析。
如何提高直流输电系统的鲁棒性和自适应能力，以应对复杂多变的运行环境和故障工况，尚需进一步研究。
针对换相失败的解决方法主要包括故障检测与定位、保护跳闸、重启系统等。
未来研究可以以下几个方面：(1)建立更为精确的数学模型，对换相失败的机理进行深入分析，以期为故障预测和预防提供理论支持； (2)研究新型的故障检测和定位算法，提高故障识别准确率和定位精度； (3)探索有效的保护策略和跳闸机制，以最大程度地降低故障对系统稳定性的影响； (4)研究系统的自适应和鲁棒性设计，提高直流输电系统在复杂工况下的运行稳定性。
本文对直流输电系统换相失败进行了全面的研究综述。
总结了目前的研究成果和不足，指出了未来研究方向和前景。
为了进一步提高直流输电系统的安全稳定性和可靠性，需要进一步深入研究换相失败的机理、影响因素及其与系统的相互作用关系。
直流输电系统换相失败简介
直流输电系统换相失败简介2020年10月目录三换相失败的后果四预防换相失败的措施一、换流器的换相方式及过程1、直流输电换相方式u电网换相换流器采用半控型的晶闸管器件，依靠电网实现换相（晶闸管的关断必须借助换流器外部的换相电源（电网）加以实现）。
这种直流输电方式叫常规高压直流输电。
u器件换相换流器采用全控型电力电子器件，基于器件实现换相。
这种直流输电方式叫轻型高压直流输电。
2、晶闸管的基本特性正向导通条件：主电路：阳极（A）和阴极（K）之间施加正向电压；控制电路：门极（G）和阴极（K）之间施加触发脉冲。
晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。
反向阻断：流经晶闸管的电流小于其维持电流，自然关断（即阀电压等于零或为负，并维持一段时间）。
注：晶闸管关断后不能立即恢复正向阻断能力，需要一段载流子复合的时间。
载流子复合：电子和空穴复合在一起，即电子跳到空穴的位置上，把空穴填补掉，这时电子和空穴就随之消失，这种现象称为电子和空穴的复合。
3、理想换相过程 假设换相在瞬间完成（理想状态），每一时刻由最高交流电压的晶闸管和最低交流电压的晶闸管导通，按照一定顺序通断将交流电压变换成六脉动的直流电压。
4、实际换相过程定义：自然换相点：晶闸管处于正向电压时。
触发角α：从自然换相点到晶闸管阀的门极上施加触发信号这段时间所对应的电角度，触发角也叫触发延迟角或点火角。
整流时一般取值，影响输出的直流电压。
换相角μ：换相过程持续的时间对应的电角度成为换相角。
5、逆变换相过程、换相失败的影响因素、换相失败的影响因素换流变压器变比k减小，可以使γ变大，从而减小换相失败的发生机会。
但是运行中调整变比的时间常数较大，所以对故障暂态时它不能防止换相失败的发生。
其它参数不变，γ随直流电流的增大和换相母线电压的降低都会导致γ降低，从而引起逆变器的换相失败。
换相阻抗主要是换流变压器的短路电抗。
换流变压器漏抗越大，则γ越小。
5、β角对换流失败的影响γ随β角的增大显著增大，对逆变换相失败十分有利。
交直流混联电网换相失败对继电保护影响
基于模拟结果的策略调整与优化
01
保护策略调整
针对模拟验证中发现的问题，对继电保护策略进行调整，例如优化保护
定值、改进判据等。
02
再次模拟验证
将调整后的保护策略再次进行模拟验证，确保策略调整的有效性。
03
策略优化建议
根据模拟验证结果，提出针对性的优化建议，提高交直流混联电网在换
相失败下的继电保护性能。例如，加强设备选型、提升保护装置速动性
02
CATALOGUE
换相失败对继电保护的基本影 响
电流保护影响
电流畸变
换相失败可能导致电流波形发生畸变，使得电流保护的测量和判断受到影响， 可能导致保护误动作或拒动。
电流幅值变化
换相失败可能引起电流幅值的变化，这可能超出继电保护的设定阈值，从而触 发保护动作。因此，电流保护的定值和整定需要考虑换相失败的影响。
配合关系变化
在交直流混联电网中，继电保护装置之间需 要相互配合以实现故障的快速切除。然而， 换相失败可能导致配合关系发生变化，使得 保护装置之间的协调出现问题，甚至可能导 致故障扩大。因此，在换相失败场景下，需 要重新考虑继电保护装置之间的配合关系，
以确保电网的安全稳定运行。
04
CATALOGUE
综上所述，交直流混联电网的换相失败对继电保 护系统具有重要影响，需要进一步加强研究和探 讨，以提高电力系统的稳定性和安全性。
当前研究的局限性
1 2 3
缺乏系统性的研究
目前对于交直流混联电网换相失败对继电保护影 响的研究还比较零散，缺乏系统性的研究和总结 。
实证研究的不足
尽管已有一些模拟和仿真研究，但实证研究的案 例仍然较少，无法全面揭示实际电力系统中的复 杂性和多样性。
±800 kV特高压直流输电系统换相失败分析
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｃｏ ｍｍｕ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ￣ ８ ０ ０ ｋ Ｖ Ｅｘ ｔ ｒ ａ Ｈｉ ｇ ｈ Ｖｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ
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直流输电系统换相失败分析与判断
直流输电系统换相失败分析与判断摘要：直流输电系统发生换相失败时，直流电压、电流、功率等电气量都会发生较大的变化，会对交流系统产生冲击，而连续换相失败还会引起直流闭锁[1]。
文献从换相失败发生机理出发，详细的分析直流输电系统换相失败过程的变化情况，及造成换相失败的原因，并对富宁换流站相失败保护（87CFP）进行简要介绍，分析运行人员是如何判断换相失败的。
关键词：换相失败、变化、富宁换流站、判断1 直流输电系统换相失败简介1.1两端直流输电系统的构成直流输电系统通常由换流变压器、换流器、平波电抗器、交流滤波器、控制保护系统、接地极线、接地极等主要设备组成。
1.2直流输电系统换相失败机理当两个桥臂之间换相结束后，刚退出导通的阀在反向电压作用的一段时间内，如果未能恢复阻断能力，或者在反向电压期间换相过程一直未能进行完毕，这两种情况在阀电压转变为正向时被换相的阀都将向原来预定退出导通的阀倒换相，这称为换相失败[2]。
1.3直流输电换相失败原因分析交流系统故障会导致换相失败。
主要是换流母线电压幅值下降和电压过零点的漂移，交流低电压导致逆变侧换相电压的降低，从而致使本应导通的阀无法导通，最终导致换相失败。
不同类型的故障如三相短路故障、单相短路故障和相间短路故障等对换相失败的影响不同。
此外，交流系统故障的发生地点和故障的严重程度对换相失败的影响亦不同。
离故障点电气距离越近的逆变站发生换相失败的情况越严重。
丢失触发脉冲会导致换相失败。
丢失触发脉冲时阀会发生不开通故障，导致换相过程无法进行，原先导通的阀继续导通，从而导致换相失败。
逆变侧出现阀短路时也会导致换相失败。
当逆变侧某一个阀发生短路故障而强行导通时，其他应该正常导通的阀由于失去换相电压从而无法导通，同样会导致换相失败。
1.4换流站换相失败保护（87CFP）的简介换流站相失败保护（87CFP）用于检测交流系统故障或其他异常换相条件引起的换相失败故障（仅逆变站投入）[3]；单桥换相失败认为多是控制系统、一次设备故障，保护动作较快；任一桥换相失败还包括逆变侧交流系统故障引起的换相失败，保护动作较慢，并且还根据换相失败的频率分为快速段和慢速段。
解析高压直流输电换相失败故障诊断
能源 ・ 电力
解析高压直流输 电换 相失败故 障诊 断
刘 酩 （ 国网四川省电力公司检修公司， 四Ｊ ｌ Ｉ 成都 ６ １ ０ ０ ０ ０ ）
【 摘 要 】 高压 直流输 电系统中 ， 换相 失败是一项极 为常见 的典 型故障 ， 往往导致许 多不 良现 象出现 ， 会对直流 电压下降或者 直流 电流短 时增
大等系统的正常运行产生直接影响。 怎 样 防 止 换相 失 败 的 发 生 ， 当故 障发 生 后 如 何 让 直 流 系 统 快 速 平 稳 地 得 以 恢 复 ， 是 保 障 直 流 系统 能够 安 全
运行的关键研究方向。 本 文 对 直 流 输 电系 统 的 换 相 失 败原 理 和 影 响 因 素进 行 了详 细 的分 析 ， 介 绍 了换 相 失 败 的相 关 技 术 ， 并 提 出 了换 相 失 败 的
的 直 流输 送 功 率与 直 流 电压 都 成 零 。 逆 变 器 的换 相 过 程 中 ， 电 压 的 波形 如 图 １ ， 交流 侧 的 三 相 电压值 分 别 为 Ｕ 。 、 Ｕ ｂ以及 Ｕ ， 逆
流 电 流 变大 等 情 况 ， 都将造 成阀换相 失败 ， 其 中， 直 流 电 流 增 大 与 电 压 幅 值 减 小都 是 造 成 换 相 失 败 的 关 键 性 影 响 因素 ． 一 般 的 ． 当逆 变侧 的 直 流 电 压 降低 但 控 制 器还 没 有 将 电流 定 值
相 失败 以后 ．要 进 行 及 时的 检 测 处 理 ．还 要 针 对 故 障采 取 措 施， 使故障恢复。 这 对 于 电 网 的稳 定运 行 是 有 利 的 。
０
山东多馈入直流输电系统换相失败分析
（d）逆变侧直流电流
（e）逆变侧直流电压
图5
胶东换流母线三相短路故障的暂态特性响应
（a）熄弧角
（b）逆变侧换流母线电压
（a）熄弧角
（c）逆变侧有功功率
（b）逆变侧换流母线电压
（d）逆变侧直流电流
（e）逆变侧直流电压 （c）逆变侧有功功率
图6
青州换流母线三相短路故障的暂态特性响应 2016 年第 2 期
图1 山东交直流混联系统总体建模框架
1 E U E1 UL2 6 arccos 2n1Id1xc1 1 L2 I cos d1 1 x xn1 x12 x12 π n1
换相失败 造成换相失败的直接原因是换流阀的关断角 小于其最小关断角 min。 换流阀不可能在电流过零点 立即由导通状态变为关断状态，而是需要一定的时 间，使得在反向电压作用下晶闸管载流子重新建立 电势壁垒，从而完全恢复阻断能力。最小熄弧角 min 即为换流阀完全恢复阻断能力所需时间对应的电角 度，再加上 串联元件误 差等因素， 通常情况下 当 ≤ 8°时即认为直流输电系统发生了换相失败。 对于单馈入直流输电系统，逆变侧交流电压、 超前触发角的降低，换流变压器变比、直流电流、 换相电抗的升高等都会导致熄弧角 减小，从而引 发换相失败。
交流系统单相接地故障分析 根据运行经验， 110kV 及以上的大接地电流系
2016 年第 2 期
37
研究与开发
统的高压架空线路上，短路故障中 70%以上是单相 接地短路。特别是对于 220kV 及以上的架空线路， 由于线间距较大， 单相接地故障甚至高达 90%以上。 因此，对单相接地故障的研究分析显得尤为重要。 在所建立的多馈入交直流混联山东电网模型 中，分别在银东、呼盟直流系统的逆变侧换流母线 处设置单相接地故障， 1.2s 接入故障，故障持续时 间为 0.1s。仿真波形如图 3 所示，图中虚线为银东 直流波形，实线为呼盟直流波形。 从图 3、图 4 可以看出：正常运行时，银东直 流输电工程、呼盟直流输电工程直流电流稳定在额
高压直流输电系统换相失败的概率分析
失败的确定性分析 中9一 般 考 虑 故 障 发 生 在 阀 触 发 时 9在 概 率 分 析 中 9故 障 发 生 的 时 刻 是 一 个 连 续 型 的 随 机 变 量 9它 在 整 个 换 相 周 期 中 服 从 均 匀 分 布 9若 以 电 角 度 为 时 间 单 位 9对 单 个 换 相 周 期 来 说 9故 障 发 生 的时刻在换相的0 ～180 之间服从均匀分布O
c. 系统 运 行 方 式O 由 于 负 荷 水 平 和 直 流 系 统 绝缘水平的变化9直 流 系 统 可 工 作 在 多 种 电 压 水 平 的运行方式下9一 般 为 有 限 种O 如 天 广 直 流 系 统 有 两种不同的 运 行 方 式 (降 压 80% 和 70%D6]O 不 同 的运行方式对应不 同 的 额 定 工 况 点9对 换 相 失 败 发 生的影响 也 不 同O 系 统 运 行 方 式 是 一 种 离 散 型 的 (随机D变量9假 设 系 统 有 M 种 不 同 的 运 行 方 式9则 这 M 种运行 方 式 的 概 率 之 和 为 1O 若 只 研 究 某 一 种运行方式9则 M=1O
第 28 卷 第 24 期 2004 年 12 月 25 日
Vol.28 No.24
Dec.25 2004
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高压直流输电系统换相失败的概率分析
任 震!陈永进!梁振升!黄委莹
(华南理工大学电力学院 广东省ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ州市 510641)
摘要!换相失败是直流逆变系统最常见 的 动 态 故 障 其 概 率 分 析 是 对 传 统 确 定 性 分 析 的 一 种 重 要 补克 提出了换相失败的概率分析方法 给出了一组不同故障在不同时刻发生时熄弧角的计算公 式 克分利用影响 换 相 失 败 的 因 素 之 间 的 概 率 关 系 考 虑 控 制 装 置 的 快 速 调 节 作 用 用 MonteCarlo模拟法统计计算换相失败 的 概 率 指 标 所 得 结 论 对 避 兔 换 相 失 败~保 证 直 流 系 统 稳 定 运 行 具有一定的指导意义