南方电网异步联网工程柔直背靠背直流保护配置分析

GXF360 2019-11-10

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由于西电东送交流电网的距离日趋增加，交直流混合运行结构的电网复杂程度加剧，并且发生多回直流同时或相继闭锁的风险不断上升，对南网主网架的安全运行带来前所未有的挑战。云南电网与南网主网通过直流背靠背的方式进行异步联网，能够有效缓解异常情况下交直流功率转移带来的电网安全稳定问题，避免直流功率转移到交流线路出现的交流线路过载的情况，简化电网稳控策略，提高南方电网主网架的安全。

柔性直流输电通过可关断元器件，以一种全新的直流输电方式，逐渐应用在实际工程。相比于常规直流输电方式，柔直输电具有控制响应快，占地面积小[1-3]，不需要大量无功补偿设备等优点，逐渐作为新建直流输电工程优先选择方式。在此工程之前，国内没有大容量柔直背靠背输电工程，通过此文对以后柔直工程的建设作为借鉴与分析。

1 异步联网鲁西背靠背直流输电工程概况

异步联网鲁西背靠背直流输电工程建设地点位于云南省曲靖市罗平县鲁西村，是目前世界上首次采用大容量柔直与常规直流混合式的背靠背直流工程，其中柔直单元容量达1000MW，直流电压达±350kV，电压和容量均为世界最高水平。工程采用的柔直换流阀以及阀控，单相双绕组联接变压器、直流控制保护系统等换流站关键核心设备均属国内首次研制。该工程包含两个常规直流单元加一个柔性直流单元，常规直流单元电压为±160kV，容量为1000MW，柔性直流单元电压等级为±350kV，容量为1000MW，并于2017 年投运，形成3000MW 的输电规模，成为世界上电压等级最高，输电容量最大的混合式背靠背直流输电工程。

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2 柔直背靠背直流保护系统概述

2.1 柔直背靠背直流保护系统的设计特点

柔直背靠背在接线方式上有别于常规直流背靠背接线方式，最明显的区别在于联接变到柔直换流阀之间会多出启动回路部分，柔直采用的桥臂电抗器是布置在交流侧，而常规直流平波电抗器是布置在直流母线侧，并且柔直具有变化速率快，系统响应要求高等，也就早就了直流保护系统具有以下特点：

2.1.1 不同于常规直流将中性点设置在12 脉动阀组中间，使两极相对于零电位参考点呈现出正负电压的特性，柔直中性点是设置在联接变低压侧中性点，并且由于110kV 以上电力系统大多采用中性点直接接地系统，会看到联接变网侧绕组中性点直接接地，阀侧绕组中性点经大电阻接地的特殊接线方式。

2.1.2 基于所有一次设备范围内故障都应有保护动作的原则，相较于常规直流多出启动回路部分，保护的设置也必须将其考虑其中，并单独做出划分。

2.1.3 常直换流阀是通过闭锁触发脉冲后电流过零点时被动关断的，而柔直换流阀可以通过闭锁触发脉冲主动关断，并且考虑到是背靠背这种无线路的直流接线方式，所以不需要使用基于国网路线的X-BLOCK、Y-BLOCK、Z-BLOCK，或南网路线的ESOF、FASOF 等移相闭锁方式。

综上所述，在现代小学语文的教学种应尊重学生的感受，在充分了解学生情感的发展特点的情况下，对其进行情感教育。教师是情感教育的实施者，要想在教学中有效地实施情感教育，教师就必须了解情感教育的含义及其重要性，在此基础上，采取相对应的各种措施保证情感教育的有效实施。教师应充分发挥情感教育的作用，在教学中不仅要让学生们学会知识，还要让他们领会到文中的丰富情感，并让这些健康的情感伴随着他们一路成长。

2.1.4 柔直的黑启动与STATCOM 作为异步联网的特殊运行方式，整流侧或逆变侧将能够单独运行，所以需在两侧设置单独的测量点与独立的直流保护系统。并且直流保护系统应能够适应背靠背功率反送时的要求。

2.1.5 应采用两套及以上的保护设备，达到相互冗余、互为备用的要求，并且同一故障点或故障类型应具有多种不同的原理对设备进行保护。

2.2 直流保护系统出口方式

在大多数换流站当中，例如天广直流与兴安直流，直流保护采用的是“三取二”的动作出口逻辑方式。即正常运行时，当三套保护设备中的两套及以上保护动作时，保护才能出口，若有一套保护设备因故障或其他原因退出运行时，将变为“二取一”的动作方式。

为了尽量满足“减少误动，拒绝据动”的要求，在鲁西背靠背工程中采用完全双重化的设计思路。直流保护系统配置两套完全独立、互为备用的保护装置，而在每套保护装置中采用双冗余的保护运算与故障判别元件。正常运行时，只有同一套的两个保护元件动作，才能出口闭锁直流。

3.加强员工的素质教育，使得本公司从业人员对自己从事的工作时刻保持敬畏之心。同时，要加强员工业务知识学习和技能培训。要让员工明白在新常态的监管体制和监管强度下，自己工作的失误将可能给本公司及本人职业生涯带来的严重后果。

3 柔直背靠背直流保护配置

为了合理配置保护类型，柔直背靠背采用了分区进行配置的原则，从交流进线开始，分为联接变区保护、交流母线区保护、换流器区保护、直流极区保护四个区域。整流侧与逆变侧对称布置。

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3.1 联接变区保护

联接变区保护主要用于保护联接变压器，由于联接变的结构复杂，发热量大，价格昂贵，设备维护成本高，在直流系统中作为关键设备起到连接交直流的作用。因此联接变的正常运行与否，对柔直输电的可靠性有着重要的影响。

柔直背靠背工程中，在联接变区配置差动速断保护、比率差动保护、网侧相间阻抗保护、网侧接地阻抗保护、网侧过流保护、网侧零序过流保护、过激磁保护、网侧过负荷保护、阀侧过流保护、阀侧零序过流保护、阀侧过负荷保护。

除此之外，联接变与传统变压器一样将配置非电量保护，包含本体瓦斯保护、套管升高座瓦斯保护、分接开关瓦斯保护、油流继电器跳闸保护、油温高跳闸保护、绕温高跳闸保护等保护配置。

3.2 交流母线区保护

由于柔直换流阀在充电时的特殊方式，所以相较于常规直流多出启动回路部分，为了该部分设备安全稳定的运行，特设置了交流母线区保护。交流母线区配置了交流连接母线差动保护、交流连接母线过流保护、交流过压保护、交流欠压保护、交流连接母线接地保护、启动回路热过载保护、中性点热过载保护、联接变中性点直流饱和保护，用于保护联接变阀侧启动回路部分，避免启动电阻过负荷以及在这启动回路部分发生短路故障等。

“海滨拾荒者”哈蒙德终年都在海上收集浮木，船后已经拖了30多根原木，但他仍然继续在水面上巡视，希望能够发现更多的浮木。这些漂流木中有许多适合制作胶合板的原木，其中最有价值的是雪松，他们打捞到的大多数原木最终都在造纸厂被化为纸浆。只是如今他们收获的浮木数量越来越少，伐木公司在将木材扎成筏子沿河漂流时比以往更加仔细。“曾经这里是世界上最大的原木生产地，到处都是木头，闭着眼睛也可以找到木头。”摩尔说道。

3.3 换流器区保护

不同于常规直流通过换相原理实现交直流变换，鲁西柔直背靠背采用模块化多电平换流器（简称MMC），而通过脉冲宽度调制实现交直流变换，所以无需配置换相失败保护。作为柔直换流站的核心设备，由于MMC 模块结构复杂，价格昂贵，为了提高柔直换流阀的运行可靠性，以及保护换流阀不遭受过电压侵害。MMC 模块并联有旁路开关或旁路晶闸管，当发生柔直换流阀短路等严重故障时，需快速切除并隔离故障，并且使旁路开关闭合或旁路晶闸管导通，用以保护换流阀。为了避免发生阀短路、阀过负荷或阀过电压故障，在换流器区保护采用了桥臂差动保护、阀直流过流保护、桥臂电抗器差动保护、桥臂电抗器谐波保护。

3.4 直流极区保护

柔直背靠背能以STATCOM方式单端运行，这种独特的运行方式就要求整流侧与逆变侧的直流母线上都需配置测量点以便设置保护。相比于长距离直流输电方式，鲁西背靠背将没有线路以及直流开关场，在保护设置上将简化许多，只需要配置直流电压不平衡保护、直流低电压过电流保护、直流过电压保护、直流场区接地过流保护、低频谐振保护。

在对该山体滑坡进行勘查时，主要采用的是高密度电阻率法和GPS物探法。其在应用中呈现特点为，测量点间的距离相对较小，数据密度较大，能够借助数据实现对地下异常形态加以反映。在将该勘查方法应用到滑坡灾害中时，多是通过对地质滑坡灾害中岩土体导电的差异加以勘查，从而减少电极对勘查工作的干扰。通过对该滑坡地质的分析，明确其滑面的宽度为35～55m，滑坡长度约为95m，厚度约为6m，土方量约为1.9×105m3。根据该滑坡边界及所布置的钻探点，深度钻探取样，得出抗滑稳定安全系数为2.3，需要制定相应的抗滑措施。