换流站接地极阻抗异常浅析.pdf

第 3 6卷第 1 期 2 0 1 5 年 2 月 电力与 能源 6 3 换流站接地极阻抗异常浅析 王 旗 ， 阴春 晓 ， 林嘉扬 ( 国网上海市 电力公 司检修公司 特高压交直 流运检 中心 ， 上海2 O 1 7 0 8 ) 摘要 ： 通过对换 流站接地极保护 回路进行原理 分析 ， 得 出接地极 阻抗异 常原因 。通过重新校对 阻抗偏移 量 ， 解决了接地极阻抗异常 问题 。 关键词 ： 换 流站 ； 接地极 ； 阻抗偏移量 作者简介 ： 王旗 ( 1 9 8 8 ) ， 男 ， 硕士 ， 从事特 高压交 直流运检工作 。 中图分类号 ： TM2 O 6 文献标志码 ： B 文章编号 ： 2 0 9 5 1 2 5 6 ( 2 0 1 5 ) 0 1 0 0 6 3 0 5 An a l y s i s o n t h e Ab n o r m a l I m p e d a n c e o f Co nv e r t e r S t a t i o n Ea r t h El e c t r o d e W ANG Qi ，YI N Ch u n x i a o，LI N J i a y a n g ( Ul t r a Hi g h Vo l t a g e DC Op e r a t i o n Ma i n t e n a n c e C e n t e r 。I n s p e c t i o n M a i n t e n a n c e C o mp a n y， SM EPC，Sh a ngh a i 2 01 7 08，Chi na ) Ab s t r a c t ：Th i s p a pe r a na l yz e s t he m e c ha ni s m of c onv e r t e r s t a t i on e a r t h e l e c t r o de p r o t e c t i on c i r c u i t ，a nd ge ne r al i z e s t h e c a u s e o f t he a bn or ma l i mp e da n c e o f t he e a r t h e l e c t r o de Fi n a l l y，t he pr ob l e m i s s o l v e d t hr o ug h p r o o f r e a di n g t he i mpe d an c e o f f s e t Ke y wo r ds ：c onv e r t e r s t a t i on；e a r t h e l e c t r o de；i mpe da nc e of f s e t 接地 极作 为 换 流 站 的核 心设 备 ， 对 保 证 换 流 站 的安全 稳定 运行 起着 重要 的作 用 。换 流站 大修 完成 投运后 发 接地 极 电阻监 视告 警 。再次 大 修期 间修 改直 流控 制 保 护 软件 参 数 后 ， 接 地 极 阻抗 异 常告 警 消失 ， 换 流 站恢 复正 常运 行 。 1 接地极控制保护 电路结构 1 1 接 地极 阻抗 监视 系统 作用 接地 极阻 抗监 视 系统 被用来 持 续监 测 电力线 路 的状态 。原 理是 将高 频交 流 电流 注入 接地 极线 路并i 贝 4 量注入点对地电压 。通过 电流和电压值测 量接 地极 线路 的 阻抗来 作 为接地 极 线路 的状 态监 测 。当 阻抗发 生 突变超 出 了设定 值并 保 持一 定 时 间 ( 线 路 开路或 者 接地极 线路 直 接接 地故 障 ) 排 除 了误 动情 况后 ， 发 出报警 信 号 。 1 2接地 极 阻抗监 视 系统 测量 主 回路原 理 简介 ( 1 )接 地线路 阻抗监视 硬 件部 分 的控 制单 元 如 图 1和 图 2所 示 ， P S 8 6 0板 卡 首 先 产 生 一 个正弦高频信号( S i n e Os c i l l a t o r ) ， 通过 电力放大 器 ( P o we r Amp l i f i e r ) 放 大 ， 通过 信 号 电 缆 ( S i g n a l C a b l e ) 传输 至 匹 配 变 压器 ( Ma t c h i n g T r a n s f o r m e r ) ， 信 号 电 缆 的 阻 抗 是 7 0 Q。为 了 实 现 无 反 射 波 的存在 ， 电缆 阻抗 与 电力 放 大 器 的输 出电 阻 要 匹 配 ， 匹配变 压 器 的 作用 一 是 实 现 控 制 电路 和 接 地极 回路 的电气 隔 离 ， 二 是 实 现 控 制 回路 和接 地 极 回路 的阻抗 匹配 。 P S 8 6 2板 卡 测 量 放 大 器 ( me a s u r i n g a mp l i ti e r ) 测 量 电力 放 大 器 二 次 侧 的 电 压 和 电流 值 ， 并 进行 线性 放 大 后 输 入 P S 8 6 0板 卡 进 行 计 算 和 信 号 处理 。 毒 P S 8 6 2 幽 1 接 地 线 路 阻 抗 监 视 硬 件 邵 分 的控 制 单 兀 ( 2 )高频信 号 频率 大 小的选 定 频 率大 小 的选 择 首 先要 尽 可 能高 ， 一 可 以减 少 主 回路 器 件 的物 理 体 积 大 小 ， 二 可 以尽 量 减少 线 路直 流 电对高 频信 号测 量 回路 的干扰 和 高频信 号 对直 流 电保 护 测 量 回路 的 干扰 。其 次 ， 要 尽 量 避 开换 流器 产生 的各 次谐 波 。 由于频 率太 高受 到 6 4 王旗 ， 等 ： 换流站接地极 阻抗异 常浅析 BL OC KI NG F I I ER B LOCKI NG F I I JTE R 图 2援 地 线路 阻抗 监 视 硬 件 主 回路 接地极线路高频衰减， 电磁波辐射等等的限制， 因 此 ， 最后 确定 的频率 值约 为 1 3 9 5 k Hz 。 频率 值最后 的确定受 到 阻断滤 波器 参数 的限 制 ， 因此频 率约 为 1 3 9 5 k Hz ， 最后 频 率 的确 定要 根据 试验 。 ( 3 )测 量 主 回 路 如 图 2所 示 ， 匹 配 变 压 器 ( Ma t c h i n g Tr a n s f o r me r ) 产生的高频信号注入接地极回路 ， 首先通 过注入滤波器( I n j e c t i o n F i l t e r ) ， 然后通过靠近接 地极 的 电阻注 人接 地极 ， 形成 测量 回路 。 注 入滤波 器 被调谐 到对 于高 频测 量 回路 阻抗 为 0 ， 但 不 能使 直流 电流通 过 。 接 地极侧 有 一 个 电 阻 ， 该 电 阻与 阻 断 滤 波 器 ( B l o c k i n g F i l t e r ) 并 联 ， 起 阻 抗 匹 配作 用 ， 减 少 电 压反 射 波 的存 在 ， 更 好 地 确 定 故 障 阻抗 引 起 的变 化值 ， 提 高对 故障 判断 的灵 敏度 ， 尤其 对 于接地 极 附 近发 生 的故障 。 阻 断滤 波器有 2 个 ， 一 个位 于 中性母线 侧 ， 另 一 个位 于接 地 极 侧 ， 与 匹 配 电 阻并 联 。阻 断 滤 波 器均要调谐到对于高频测量信号阻抗为接近无穷 大 ， 对 于直 流 电 流 阻 抗 为 0 。位 于 中性 母 线 侧 的 阻断滤 波器 使得 高 频 信 号 不 能 进入 中性 母 线 侧 。 位 于接 地极侧 的阻断 滤波 器和 匹配 电阻 的并 联使 得 对 于直 流 电流 来说 可 以通过 阻断 滤波 器进 入接 地 极 ， 将 并联 的电阻 短接 ， 而对 于高 频测 量 回路来 说 ， 相 当 于一个 电 阻 。 ( 4 )参数 的确 定 在高频信号频率确定后 ， 阻断滤波器的参数 也 随之 确 定 ， 但 实 际 阻 断 滤 波 器 总 有 误 差 ， 因 此 ， 阻 断滤 波 器 在 投 入 运 行 后 ， 要 重 新 确 定 其 并 联谐 振 频 率 值 ， 根 据 该 值 调 整 P S 8 6 0板 产 生 的 高频 谐 振 频 率 ， 并 调 整 注 入 滤 波 器 的 串 联 谐 振 参 数 。 1 3接地 极 阻抗监 视 系统 阻抗测 量原 理简 介 在 系统 投入 运 行 前 ， 首 先 要测 量 系 统 的 偏 移 量和无 故 障时候 的 阻抗参 考值 。图 3显示 了沿接 地 极线 路在 不 同地点 发生 1 0 0 0 Q 接地 故 障 电阻 值复平 面 。 1 0 0广 _ 8 O 卜 _ 6 O 4 O 2 0 星。 卜 _ -2 0 L _ 4 0卜 6 O卜 _ - 8 O卜 _ 1 0 0L 2 0 0 2 5 0 3 0 0 Q 图 3 在 不 l司地 点 发生 1 0 0 0 n 接 地 极 线 路 故 障 电 阻 值 金属在不 同温度下 阻抗 值不 同， 因此 ， 在实 际 测量 中 ， 接 地 极 线 路 的 阻 抗 值 与 导 体 温 度 关 系密 切 。线 路 上直 流 电 流 的大 小 和周 围 不 断 变 化 的 温 度 影 响 了 接 地 极 线 路 的 阻 抗 值 。 同 时 ， 当温 度上 升 时 ， 导 体 长 度 增 大 ， 改 变 了 线 路 电容 和 导体 本 身 阻 抗 值 ， 更 增 加 了接 地 极 线 路 阻 抗 的变 化量 。 接地 极线 路 随 温度 改 变 是 一 个 正常 现 象 ， 因 此 要避 免 在 这 种 情 况 下 误 报 警 。相 对 于 线 路 故 障 ， 此 种改 变 改 变 速度 很 缓慢 ， 因 此 ， 为 了避 免 误 报 警 ， 设 置 了一个 死 区带 ， 参 考 阻抗值 不 断 以一 定 周 期 ( 典 型 情 况 下 是 1 0 mi n ) 追 踪 前 面 的 阻 抗 测 量 量 ， 当阻抗 变化 量 没有超 过一 定死 区带 时 ， 认 为 是温度造成 的， 可 以不报警 。当阻抗改变迅速 ， 并 超 过 了预设 的死 区带 时 ， 系 统 不 再 以一 定 周 期 追 踪前 面 的阻抗测 量 量 ， 当 阻抗 保 持 在 死 区带 外 超 过一定 时 间时 ， 可 以认 为接 地极 线路 发生 故 障 ， 发 出报警 信 号 。 2 故