（中国南方电网云南电网公司文山供电局 663000）
摘要：某站500kV甲线跳闸后，伴随甲乙线串补旁路以及直流换相失败，导致该站极Ⅱ极保护换流器D桥短路保护87CSD 1段跳闸，该站单极ESOF，直流输送功率能力降至一半。本文主要对导致ESOF的原因进行简要分析以及对换流器保护（87CSD）的原理进行阐述。
关键词：ESOF；换相失败；避雷器；串补；STATCOM
一、事件运行方式的变化
（1）事件前运行方式：
直流双极大地接线运行方式，极Ⅰ、极Ⅱ解锁状态，满功率运行。
（2）事件后运行方式：
直流极Ⅰ大地回线运行方式，极Ⅰ解锁，极Ⅱ闭锁，功率降至50%。
二、事件发生经过
某日02时40分52秒285毫秒，甲线5122、5123开关，甲、乙线串补旁路，极Ⅱ ESOF，极Ⅱ换流变进线5341、5342开关跳闸。直流功率降至50%运行。
三、事件原因分析
根据现场故障录波数据，SER报文信息情况并结合电网信息及站内故障时序可以了解到，500kV甲线A、C相因遭受雷击产生电压波动，该站500kV侧交流电压下降，引起直流极Ⅰ、极Ⅱ换相失败，3套STATCOM暂态闭锁；随后500kV甲线线路保护动作切除故障线路并将甲线串补旁路，500kV乙线串补因间隙自触发动作将串补旁路；在500kV甲线故障切除后，直流换相失败恢复过程中，500kV交流系统电压发生波动，导致直流极Ⅰ、极Ⅱ再次换相失败，同时极Ⅰ、极Ⅱ各阀组避雷器多次动作，其中极Ⅱ D阀组的一次避雷器动作电流值达到桥短路保护87CSDⅠ段动作定值，最终导致了500kV直流极Ⅱ闭锁。在区外故障下，直流发生换相失败后，在故障恢复过程中，该站交流母线容易产生过电压，将导致阀组避雷器频繁动作。
（1）换流器D桥短路保护87CSDⅠ段保护动作分析
1）电流测点采样分析
结合直流控保内置故障录波及换流变故障录波，多个测点直流侧、交流侧故障电流幅值及变化趋势基本一致，排除电流测点异常导致保护动作的可能。
对比换流变故障录波和极保护内置故障录波，在故障时刻绕组电流突增，两处故障录波幅值基本相同，YD换流变A相阀侧绕组故障电流峰值均超过6000A（极保护：6194A；换流变保护：6309A），排除交流侧电流测点采样异常的可能。
对比IdH、IdL、IdN、IdE直流侧不同的电流测点，直流电流采样基本一致，排除直流侧电流测点采样异常的可能。
2）换流器D桥短路保护87CSD 1段动作分析。
换流器D桥短路保护87CSD 1段保护原理
功能逻辑：87CSD：IacD- Min[IdH，IdN]> Δ
功能定值：I段：定值Δ=1.7p.u.（5100A）延时T=0ms
II段：定值Δ=0.5p.u.（1500A）延时T=30ms
根据分析可知
IacD- Min[IdH，IdN]=8242.4A-778.9A=7463.5 > Δ=5100A
满足87CSD保护动作判据，保护动作。
同时刻极Ⅰ换流器D桥故障录波数据进行对比分析。极Ⅰ发生换相失败，极保护计算IacD值与差IdH、IdN值为0.6，远未达到动作值，87CSD不动作。
综上分析，甲线遭受雷击导致交流系统电压波动，双极发生换相失败，随后甲线故障跳闸，电压恢复期间交流电压再次跌落，双极第二次发生换相失败。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆极Ⅱ发生换相失败后，由于避雷器动作导致D桥换流变阀侧电流突增，达到了换流器D桥短路保护87CSD 1段保护动作范围，极Ⅱ极保护动作启动ESOF，进行极隔离。故极Ⅱ换流器D桥87CSD 1段保护动作正确。
3）阀组避雷器电流突增原因分析
通过对换流变阀侧电流录波文件进行对比分析，故障时刻D桥A、B相故障电流相位差为207.5°（接近180°），A、B相电压同步下降，C相电压上升为3倍的故障前电压，由此判断，阀侧A、B相发生短路导致YD换流变绕组电流突增。
在故障发生之前，极Ⅱ D桥换流阀竖琴脉冲正常，故障前D桥D5、D6阀触发导通，之后在阀D5与D1换相，换流变阀侧电流激增（图20）。
故障时刻IvD_a=-6292A，IvD_b=2856A，IvD_c=2899A可能有两种流通路径：
路径a：D1阀导通，阀组C相避雷器F3动作；
路径b：D2阀导通，阀组A相避雷器F4动作；
由故障录波竖琴脉冲波形可知，在D1阀触发脉冲发出后，故障电流出现，之后才触发D2阀，故障电流只能路径a流通。在保护动作前，后台报极Ⅱ C相避雷器F3、A相避雷器F2（Y桥）动作，初步判断故障是由于极Ⅱ C相F3避雷器动作引起。
4）第二次换相失败分析
在第一次换相失败结束后，500kV母线三相交流电压持续降低，发生第二次换相失败，极Ⅱ换流变进线电压三相电压降低速度缓慢，而非快速畸变的下降，排除发生外部故障的可能。故第二次换相失败是由于交流侧电压在故障后无法快速恢复造成。同时根据波形分析，乙线串补自动退出对于交流电压不持续降低有明显影响。
在交流故障之前，STATCOM控制模式为“协调控制”，输出无功-120Mvar（-40Mvar X3），故障发生后，STATCOM进入暂态闭锁，输出无功为零。直流第一次换相失败以后，交流电压逐渐恢复，STATCOM再次解锁，输出无功最大为39Mvar。随着交流电压逐步降低，STATCOM再次进入暂态闭锁，输出无功为零，之后直流发生第二次换相失败。
STATCOM在直流换相失败期间，输出无功基本为零，排除STATCOM输出无功导致交流母线电压下降的可能。对比仿真结果可见，在甲、乙线串补均退出的情况下，STATCOM无法有效对系统提供支撑。
综上所述，一、二次设备外观、装置接线及回路采样无异常，保护动作逻辑正确。
4.原因分析
（1）直接原因
极Ⅱ 极保护换流器D桥短路保护87CSD 1段保护动作，极Ⅱ极控系统ESOF。
（2）间接原因
500kV甲线A、C相故障，故障导致500kV甲线及500kV甲、乙线串补退出运行，同时导致500kV该站极Ⅰ、极Ⅱ换相失败，在换相失败恢复过程中，由于交流系统波动过电压引起D桥C相F3避雷器动作电流达到约9000A，达到桥短路保护87CSDⅠ段动作定值，最终导致500kV极2闭锁。
5、换流器短路保护（87CSD）
保护任务：阀短路、阀接地
动作出口：整流侧：跳闸、极隔离、封脉冲
逆变侧：跳闸、极隔离、禁止投旁通
保护判据：87CSD：IacD-MIN（IdH、IdN）>Δ
后备保护：换流器过流保护（51C）
换流器交流差动保护（87CBD）
直流低电压保护（27DC）
参考文献：
[1]许继电气股份有限公司，ED4.351.YF_0_极保护设计规范书，2014，P12
[2]中国南方电网电力调度管理规程（2017版）
[3]中国南方电网调度运行操作管理规定（2017版）
论文作者:王成姣,林曙光,常晓禹
论文发表刊物:《河南电力》2019年4期
论文发表时间:2019/10/30
标签：故障论文; 动作论文; 电流论文; 避雷器论文; 电压论文; 发生论文; 该站论文; 《河南电力》2019年4期论文;