1隔离开关烧蚀情况分析
1.1故障情况
2016年3月23日，特高压某换流站运行人员巡检过程中发现直流场中性区域金属回线转换隔离开关03001触头有异常痕迹，检修人员即进行了现场检查，发现:该隔离开关拐臂无损伤，水平度良好；隔离开关下部支柱瓷瓶外观无破损，垂直度在正常范围内；隔离开关机构箱内部无异常；隔离开关两侧触头部位发现明显烧蚀痕迹，如图1所示。因隔离开关烧蚀严重，通流接触面受损，已不具备合闸运行能力，需要对隔离开关触头进行更换。
开关03001触头有异常痕迹，检修人员即进行了现场检查，发现:该隔离开关拐臂无损伤，水平度良好；隔离开关下部支柱瓷瓶外观无破损，垂直度在正常范围内；隔离开关机构箱内部无异常；隔离开关两侧触头部位发现明显烧蚀痕迹。因隔离开关烧蚀严重，通流接触面受损，已不具备合闸运行能力，需要对隔离开关触头进行更换。
生产的ZGW1－150型直流隔离开关，其电动操作机构使用辅助开关提供分合位信号，其中分位信号使用常闭接点，合位信号使用常开接点。操作机构由分闸位置到合闸位置运行时，辅助开关常开接点在0%～85%行程范围内为常开，85%～100%为常闭；常闭接点在0%～15%行程范围内为常闭，15%～100%为常开。
由上述可知，在隔离开关合闸过程中，其仅到达行程85%位置就已经送出合位信号，控制系统判定此隔离开关处于合闸位置。由金属回线转大地回线顺控过程可知，控制系统判定隔离开关03001与隔离开关03002均处于合位，若在执行运行方式转换前隔离开关01001或隔离开关02001已经处于合位、断路器0600已经处于分位，将会执行下一步合上断路器0300。在金属回线转大地回线过程中，软件逻辑中断路器0300在收到隔离开关03001、隔离开关03002合位信号后将无延时立即合上。
由于隔离开关03001合闸时间为8±1s，而断路器0300合闸时间仅为54ms左右，在隔离开关03001实际未合闸到位时断路器0300已经合闸。极中性母线此时已经与接地极连通，隔离开关03001的触头尚未完全接触情况下流过大电流拉弧放电，最终造成触头烧蚀。
2辅助开关取分合位信号隐患分析
高压交流隔离开关和接地开关的国家标准中规定“除非动触头分别到达其合闸或分闸位置，并满足位置可靠性，否则不应该发出合闸和分闸位置指示和位置信号”，而高压直流隔离开关和接地开关的国家标准中并没有明确规定位置指示和位置信号的准确性。
2.1对一次设备的影响
在合闸过程中，若未合闸到位，送出合位信号，控制系统判定隔离开关已经合闸，而一次设备还未拥有安全通过额定电流及动、热稳定电流的能力，可能造成隔离开关触头的烧蚀，引起隔离开关发热、操作寿命减少甚至触头烧毁。
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2.2对保护系统的影响
1)误判运行方式导致保护误退出
单极金属回线方式下误判运行方式将使整流站双极保护系统内3套金属回线纵差保护(MＲLDP)、逆变站双极保护系统内3套金属回线接地保护(MＲCGFP)、金属回线横差保护(MＲTDP)退出运行，导致金属回线无主保护运行。站内接地极运行时，误判运行方式将导致双极保护系统内3套站接地过流保护(SGOCP)与后备站接地过流保护(BUSGOCP)退出运行，导致站内接地极无保护运行。
双极控制系统中金属回线指示的判定涉及多个直流场断路器与隔离开关的分合位指示。金属回线指示需同时满足断路器0400合位(整流站)、隔离开关04001合位、隔离开关81202与隔离开关01002合位(极Ⅰ金属回线运行)、隔离开关81201与隔离开关02002合位(极Ⅱ金属回线运行)。
2)保护定值选择错误
隔离开关分合位信号不准确可能导致极保护系统内3套接地极开路保护(ELOCP)定值选择错误，有误动闭锁直流风险。
3隔离开关辅助接点改进策略
接点改进主要为弃用原辅助开关的分合位信号，在隔离开关操作机构箱内增加限位开关，在隔离开关完全运行到位时送出分合位信号，保证分合位信号的准确性，消除隐患。
以A公司隔离开关改进为例，改造前隔离开关分、合位信号均由辅助开关给出，辅助开关在分、合闸行程85%即给出分合位信号，其中SP1为分闸限位开关，SP2为合闸限位开关。限位开关采用LX19K型行程开关，行程开关有一对常开接点和一对常闭接点。当分合闸未到位时，相应限位开关在受压状态，常开接点闭合，常闭接点断开。
改造后不再使用辅助开关提供分闸、合闸信号，改为使用限位开关提供分合位信号。每台隔离开关机构箱新增两个行程开关。其中送入A套系统的分位、合位信号使用原有行程开关未使用的常开接点，与分合闸限位信号互异；送入B套系统的分位、合位信号使用新增行程开关的常开接点。相应地，将压住行程开关的挡板加长。
改造完成后，对所有隔离开关多次进行操作试验。首先进行就地操作，确保改造完成的隔离开关可完全分闸到位、合闸到位，分合闸状态下送出的分合位信号正确可靠；再进行远方分合闸试验，确保改造后的隔离开关远控功能正常，同时利用Hidraw检查直流控保软件内隔离开关分合位指示与现场一次设备状态一致。最后，在金属回线转大地回线过程中，使用摄像机摄录金属回线转换隔离开关03001分合闸过程，多次回看录像，未发现明显的拉弧放电现象，改造效果良好。
另外，由于现有直流保护用隔离开关分合闸指示通过控制主机送入保护系统，因此，主机控制系统内隔离开关分合闸指示错误，将同时导致3套保护系统内保护误动作、误退出或误选定值，不满足三重化冗余配置的要求。因此，可对接入保护系统的隔离开关分合位信号进行三重化改造。3套保护系统独立采集隔离开关分合位信号，保证采样后，送至控制系统用作触发角控制，没有任何自检功能。
结语
综上所述，结合换流站“6·10”饱和保护动作始末，从板卡的单一元件无自检以及触发角控制的采样情况进行深入分析，认为可进行以下几点改进:一是深入分析元件工作不稳定的原因，如果是产品设计、批次等问题，需要更换同类型板卡；二是完善ABB控制保护系统模拟量自检功能，便于及时发现板卡测量异常；三是在当前情况下，加强测量板卡监视，定期查看模拟量采样，并在年度检修期间对板卡开展零漂值检测等；四是加强换流器阀侧电流异常事故演练，发现阀侧电流异常时应及时切换系统，更换故障板卡。
参考文献
[1]王飞鸣,张彬,田勇,等.特高压电容器组开关触头烧蚀对开断特性的影响研究[J].东北电力技术,2017,38(11):4-11.
[2]董霞.变压器直流偏磁研究[D].济南:山东大学，2013.
论文作者:郭兴,刘旸,郭冬青,齐建伟,贾英,袁凯琪
论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年01期
论文发表时间:2019/6/18
标签：信号论文; 接点论文; 常开论文; 分合论文; 金属论文; 断路器论文; 触头论文; 《中国建筑知识仓库》2019年01期论文;