【摘要】：IGBT换流阀子模块是柔性直流换流站的核心设备之一，子模块旁路拒动时直接影响到直流系统的安全运行。本文从一起IGBT换流阀子模块旁路拒动动作后果及原因进行分析，重点对子模块旁路拒动的直接原因光纤故障进行了分析并提出了改进建议，希望能够对新兴的IGBT换流阀直流输电设备运维技术提供帮助。
【关键词】：旁路、子模块、跳闸
1、故障现象
2019年6月18日，某柔性直流换流站发A相上桥臂40号子模块故障出现”、“模块比对不一致告警出现”、“单元I控制A/B系统发紧急故障闭锁出现”、“阀控请求跳闸”报警，交流断路器跳开。此时正进行OLT模式对子模块充电，准备进行OLT试验，在合上进线断路器后10s后,直流电压上升至±240kV，换流阀子模块平均电压达到1350V左右，换流阀处于不可控充电阶段。
2、故障原因
经录波分析和现场排查分析，“模块比对不一致”、“旁路开关拒动跳闸”的故障原因如下。
2.1模块比对不一致
通过阀控和单元录波分析，换流阀开始充电后，阀控收到子模块A相上桥臂40子模块电压保持为0，状态量和故障信息也始终保持不变，而其他子模块电压和状态量正常实时更新，由此可以判断阀控未能收到A相上桥臂40子模块上传的通讯数据，子模块与阀控通讯建立异常，因此阀控上报“模块比对不一致”告警信息。
打开故障子模块A相上桥臂40前面板，检查中控板，发现中控板向阀控发送数据的光纤被压严重，如图所示。推断由于安装子模块前面板误将光纤压断，导致了子模块AU340到阀控的上行光纤通讯无法建立；
将A相上桥臂40子模块中控板光纤更换为备用光纤，通过移动式测试机箱对其充电，阀控监控界面上可以正常显示该子模块上传的电压和状态信息，说明子模块A相上桥臂40子模块上行光纤通讯恢复正常，故障排除；综上，最终确认了“安装子模块前面板时误将光纤压断导致子模块到阀控的上行光纤通讯无法建立，阀控判断模块比对不一致”这一故障原因。
2.2旁路开关拒动跳闸
在不控充电阶段，如果阀控检测到有新增的未建立上行光纤通讯的子模块，则会上报模块比对不一致告警；同时在不控充电阶段，阀控在无法收到某个子模块上行通讯信号的情况下，认为这个子模块取能电源故障，子模块无法正常工作，也无法执行旁路，会造成旁路开关拒动，因此在检测到有新增的未建立上行光纤通讯的子模块时，触发旁路开关拒动申请闭锁跳闸。
换流阀一旦进入可控充电或正常解锁运行阶段，子模块取能电源已经能够保证正常工作，此时如果发生子模块上行光纤通讯故障，则阀控会下发旁路命令，子模块收到命令后先闭锁子模块再执行旁路。
3、故障处理
根据上述故障原因分析结果，在现场采取了以下处理措施：
1) 将A相上桥臂40子模块中控板光纤更换为备用光纤（每6个子模块有2根备用芯，该备用芯即可用于上行光纤又可用于下行光纤），并用测试机箱验证子模块与阀控通讯恢复正常。
2) 用测试机箱对A相上桥臂40子模块进行全功能测试，全部测试结果正常。
3）对阀厅内所有子模块进行了检查，未发现其他异常情况。
4、光纤被压原因分析
经询问得知，现场施工人员在上次检修期间打开子模块前盖板对上、下行光纤进行过一次全面的检查，由于该阀厅内有大约5000个子模块，完成上、下行光纤检查后若对其进行与阀控的通讯测试需要大约1个月时间，因此未开展与阀控的通信测试工作。由于光纤检查工作时间紧，任务重，在恢复子模块前盖板过程中，现场人员未发现A相上桥臂40子模块上行光纤搭在DC-测试孔底板，导致在盖上前盖板并紧固前盖板的4颗固定螺丝时将A相上桥臂40子模块的上行光纤压断，压断的光纤导致在6月18日进行OLT试验过程中发生子模块旁路拒动跳闸。
为了确保子模块上、下行光纤的弯曲半径，光纤留有一定的裕度，因此光纤可能搭在DC-测试孔底板上，若检查人员在盖上盖板之前未发现，盖上盖板之后更不可能发现，但光纤损坏可以通过与阀控的通讯测试发现。
只要子模块上、下行光纤放置在DC-测试孔底板后面，上、下行光纤用绝缘胶带固定，绝缘胶带用金属板固定，在这种情况下光纤中部和下部都是固定的。若按照规定的流程拆、装子模块的前盖板，不会发生光纤搭在DC-测试孔底板上的情况。
5、改进措施
为了避免再次发生此类故障，建议采取如下改进措施：
（1）制定子模块标准化作业流程，在检修过程中严格执行；
（2）对每次拆开过前盖板的子模块，进行与阀控的通讯测试，若发现测试结果异常，立即检查子模块及光纤是否正常；
（3）对子模块上、下行光纤增加固定点，确保光纤不存在被压到的可能；
(4)进一步研究优化光纤布置方式。
论文作者:郭帅、丁文婷、李涛、林益茂、吴建波
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第09期
论文发表时间:2019/9/19
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