基于高压换流站设备现状分析

基于高压换流站设备现状分析

陈大庆

陈大庆

(国网山东省电力公司检修公司250022)

摘要：随着社会的进步特高压直流输电技术伴随着全球能源需求的发展具有更加广阔的应用空间，电力电子技术的发展必将推动传统直流输电系统的电压等级、输电规模进一步提升和新型换流技术的应用范围逐步扩大。本文对特高压换流站设备检修进行分析。

关键词：直流输电；检修状态；停电安排

一、特高压直流输电状态检修的实施

1.1换流站设备技术特点

从设备的重要性及总体数量来看，换流站的主要设备包括换流变压器、换流阀、交流滤波器、气体绝缘组合电器(gasinsulatedswitchgear，GIS)、控制保护设备、阀冷却设备。换流站设备的最大特点是数量大、油气绝缘间隔多、旋转设备多、设备间联系紧密。换流站有完整的控制保护系统，监控自动化水平高、智能化水平高、报警信息完善。实际上全站范围内大量的信号都已可以实时采集上送。以换流变压器为例上送到运行人员工作站的信号包括：绕组温度、油温、分接头挡位、在线气体分析结果等。通过进一步增加带电检测和在线监测可以获得：本体及分接开关油位、绝缘油色谱、红外测温图谱、SF6套管气体压力、铁心及夹件泄漏电流。可见在获得这些状态量的基础上结合运行工况分析，可以全面有效的判定换流变压器的完整性。

1.2特高压换流站状态检修现状

目前换流站主要采用的检修方式主要有故障检修、定期检修以及状态检修3种。故障检修，又称事后检修，仅在设备故障后进行检修和改造，但对于特高压换流站，需要实时保持电气设备健康状态，保证安全稳定输送电能，因此这种检修方式不能单独运用于换流站检修当中；定期检修，是在掌握设备平均寿命与故障率的基础上，按照计划时间或者检修周期所进行的检修方式，依据检修间隔期，编制检修计划，对高压电力设备进行预防性实验为基础的计划检修，统一规程制度、检修项目、检修间隔、检修工期等内容，对高压电力设备进行预防性实验为基础的计划检修，是目前特高压直流。输电检修的主要方式状态检修是根据设备状态执行的预防性操作，通过电气设备的运行、检修及试验状态与监测数据，分析趋势并加以预测、诊断，估计高压设备寿命，然后指导并确定检修项目、周期以及检修内容等。状态检修基于对特高压换流设备状态参数的实时监测，能反映状态信息参数的相对变化，并给出明确阈值及相关判据判断设备是否需要检修，可以提高特高压直流输电系统能量可用率，减少不必要的维护和检修，弥补计划维修带来的不足，是特高压直流检修的发展方向。特高压直流输电状态检修的核心在于梳理出各类设备的状态量，充分利用现代通信技术及时上传并结合历史数据判定设备状态。设备状态判断的阈值研究需要经过一段时间的积累和总结，按照“日比对、周分析、月总结”要求开展设备状态评价，有针对性的开展设备巡视、消缺、在线监测数据记录、带电检测、停电试验及故障抢修是状态检修的核心内容。

目前国家电网公司所运营的特高压直流输电系统的检修遵照执行《特高压变电站和直流换流站状态检修管理标准》，该标准明确了设备状态量的确定与获取、设备状态巡视、在线监测和带电检测、设备状态评价分析、异常处理及检修等内容。预防性试验是电力设备运行和维护工作中的一个重要环节，是准确掌握设备状态，保证电力系统安全运行的有效手段。直流输电的状态检修也要通过设备的历史运行、检修及试验状态和连续监测数据，分析其趋势，加以预测、诊断，估计设备的寿命，然后确定检修项目、频度与检修内容。目前国家电网公司所辖换流站设备的预试工作执行Q/GDW299—2009《±800kV特高压直流设备预防性试验规程》及Q/GDW1168—2013《输变电设备状态检修试验规程》，直流换流站主要设备的例行试验项目、试验基准周期、试验要求等内容。

二、停电检修的安排方式

2.1检修停电安排现状

特高压换流站的年度检修方案可分为3种模式：第1种为全停模式，即直流双极停电，交流场全停、交流滤波器场全停，全站用电由连接至站外的35kV站用电供给；

第2种为单极轮停模式(“4-8-4”模式)，此模式为极1停电4d开展检修工作，然后双极全停电8d，接着极1先恢复送电运行，最后极2保持停电状态4d继续进行检修工作；

第3种为阀组轮停模式，即4个阀组轮流停电检修。3种典型停电检修方式的工期在经济性、危险点及风险、现场安措布置、验收送电等方面各有特点。现场运维单位主要考虑因素是尽量在全站停电时间内完成所有检修预试工作不超期完工，这实际是考虑了全站停电在经济性和对电网稳定性的影响；另一个重要方面是不同检修模式下安全性的考虑，即在作业前对作业中可能存在的危险点进行分析判断,并根据危险点分析结果采取相应措施以加强安全防范。在年度检修工作中，涉及常规检修试验和特殊性检修试验技改等工作，工作任务重，工作面多，现场协调工作复杂，安全管控压力大，检修过程中人员、系统、设备、机具的安全性都是要考虑的重要因素。

2.2不同停电方式检修风险分析

年度检修工作有一定的作业顺序，在年度检修工作中需要做好工序控制，针对检修工作的每一阶段和每一部分进行过程控制，在一定时间内完成一定区域内的检修工作。检修工序是否合理，同一个工作面，同一设备，不同工种之间是否会产生工作冲突，这也是年度检修工作中的危险点。例如有的检修工作要求拉开接地开关，有的检修工作需要合上接地开关，不同的工作对设备状态要求不同，如果协调不当，缺乏计划性，工序安排不合理，这给检修工作带来极大的风险。

停电模式不同，检修现场安全措施的布置也有较大区别。双极全停方案的安全措施比较清晰，做到一次设备本站与来电侧隔离，站内设备与站用电带电设备隔离为原则，按区域做如下布置。

轮停安全措施相对全停来说除了做到一次设备本站与站外来电侧隔离，站内检修设备与站用电带电设备隔离以外，如上述停电安全措施，还需要与站内带电设备隔离，不能影响带电设备安全运行，围栏的布置是重点。以12d检修周期为例，前4d停电时，根据现场实际布置围栏，防止误入带电间隔。8d全停时，需将围栏拆除，在送电前恢复安全措施。后4d另一极停电时，需根据现场实际设立安全措施，重新设置围栏。

以上所述，可见轮停方案安全措施和全停方案有很大不同。因保证在运极正常运行，极中性线区域、直流中线区域和金属回线区域视为带电区域，故现场布置围栏，留有专门进出通道和明显标识指引，防止工作时误入带电间隔。交流滤波器场保证在运极满足绝对最小滤波器要求，站用电要保证在运极可靠供电。因此在轮流检修过程中应考虑设备检修对在运极可能造成的影响。并严格区分带电区域与非带电区域。二次设备方面在一极检修，一极运行的情况下严禁进行双极控制保护的软件修改和升级工作，同时严禁在停运极的极中性线区域进行注流试验，以免对在运极造成影响。

三、结语

综上所述，特高压输电工程建设能够满足我国未来快速的电力增长需求，满足电网规模逐步扩大、跨区联网基本形成的网络联结要求。所以特高压直流输电的停电方式安排涉及到电力系统安全性、现场施工安全性等多方面因素。因此在不同的外部条件下，决定工期安排的首要因素不尽相同，理应综合考虑上述因素，合理安排检修停电。更要充分研究共用接地极线路检修工期安排，同时兼顾工期及接地极线路检修安全。

参考文献

[1]周海峰，朱革兰．高压直流输电换流站设备常见障碍及其对策[J]．水电能源科学，2010，28(2):146－148．

[2]任达勇．天广直流工程历年双极闭锁事故分析[J]．高电压技术，2006，32(9):173－175．