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摘要：换流站直流分压器是高压直流输电工程测量系统中的重要组成部分，用于测量直流电压。本文首先介绍了直流分压器的总体结构及运行情况，针对由于直流分压器故障导致的直流电压波动现象进行了分析，最后阐述所开展的研究工作及采取的改进措施。
关键词：换流阀冷系统；薄弱环节；典型缺陷
0 引言
换流站直流分压器是高压直流输电工程测量系统中的重要组成部分，用于测量直流电压。直流分压器与直流母线并联，将测量到的直流电压经模数转换模块、电光转换模块由模拟量电信号变为数字量光信号，并通过光纤传送至相应的控制保护屏柜中，用于实现直流输电系统的控制保护功能。直流分流器具有测量精度高、抗干扰能力强、绝缘水平高及运输安装方便等优点，在高压直流输电工程中得到了广泛应用。本文通过介绍了直流分压器的总体结构及运行情况，并针对直流分压器运维过程中发现的问题进行改进，提升了直流系统运行可靠性。
1 直流分压器结构组成
直流分压器由一次分压设备、二次分压设备以及电光转换模块三部分组成，其测量原理图如下图所示。
图1 直流分流器测量原理图
一次分压设备是由单个电容电阻并联后再串接而成。这些串联的阻容单元在天广直流工程中是油浸式封装，在高肇、兴安与楚穗直流工程中是在真空的环境下封装在环氧树脂内，然后安装固定于硅橡胶合成套管中，并充入1.0～1.2bar的纯净SF6气体。二次分压设备是安装于户外分压器端子箱中的元件总称，每条直流工程均不相同，但功能上均包含滤波、阻抗匹配以及过压保护三部分。直流分压器测得的直流电压为模拟量电信号，经电光转换模块内的模数转换和电光转换后，变为数字量光信号，通过数据光纤送往控制保护系统。
2 直流分压器运行维护情况
自2005年7月9日某直流首次出现电压波动现象以来，天广、高肇、兴安直流输电系统曾多次出现由于直流分压器测量回路故障引起的高压直流电压异常波动现象，其中最严重的后果是：天广直流因电压波动造成极闭锁3次，高肇直流因电压波动造成极闭锁4次，其中高肇直流2011年5月10日因电压波动，连续3次VBE保护性触发造成极闭锁。在各类直流电压测量回路异常中，西门子OPTODYN模块故障导致的异常为15起，占总数的79%。可见西门子电光传感器工作不稳定是引起直流电压波动的主要原因。
2 直流分压器异常分析
2.1直流分压器异常危害
（1）直流测量电压的大幅波动会造成直流消耗无功功率计算的相应波动，致使交流滤波器的非正常投入和退出，甚至在临界点时频繁投退。这不仅会影响滤波器及开关使用寿命，也导致实际无功功率与交流母线电压的连带波动，造成系统的不稳定。
（2）直流测量电压的波动还会严重干扰直流电压控制功能，导致控制角的连带波动和换流变分接头的频繁调节，直接影响直流功率输送的稳定并降低直流控制系统的调节裕度。
3直流分压器改进措施
3.1直流分压器存在的问题
（1）抗电磁干扰性能不理想
在换流站中，OPTODYN安装于直流光测量系统二次端子箱内，而直流光测量系统二次端子箱置于户外的直流场或阀厅，运行工况较为复杂，可能对OPTODYN模块供能、内部元件工作稳定性等造成影响，从而导致OPTODYN工作不稳定。
（2）环境温、湿度影响
OPTODYN使用树脂浇铸或清漆覆盖防止内部受潮。树脂同时具有较好的隔热效果，清漆的防潮和隔热效果相对差一些。外部环境较为恶劣时，如高温或雷暴雨天气，加上直流场的复杂工况进一步恶化工作环境，致使OPTODYN周围环境温、湿度不能满足其工作要求，从而导致故障。
（3）回路设计隐患
由于所有的OPTODYN通过并联的方式接在同一个二次分压板上，在计算分压比时必须将传感器的输入阻抗考虑在内。当单个OPTODYN模块故障（输入阻抗发生变化），必将对低压端整体分压电阻产生影响，进而影响其它OPTODYN模块的输入电压，造成正常OPTODYN模块测量电压的波动。
3.2改进措施
（1）针对干扰源开展的研究
试验中通过更改RTDS 送给极控系统的直流电压来模拟现场二次测量的电压波动。试验时发现，若在发生直流线路电压波动时，将逆变侧换流变分接头控制方式改为手动控制，手动升高分接头，使极控系统稳定在定关断角控制方式，关断角保持在17°,可以有效抑制直流电压波动。
（2）直流分压器二次回路的改进措施
由于直流分压器二次回路设计存在缺陷，单个OPTODYN模块故障会导致正常运行的OPTODYN产生电压波动。所以，对直流分压器的二次部分进行技术改造，将二次负载拆分成多个独立小组，能够保证各OPTODYN元件独立，防止单一OPTODYN元件不稳定而导致所有相关控制保护出现异常。
4 结论
本文首先介绍了直流分压器的总体结构及运行情况，针对由于直流分压器故障导致的直流电压波动现象进行了分析，最后阐述所开展的研究工作及采取的改进措施，有效提升了直流系统运行可靠性。
参考文献
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作者简介
李应文(1972-），男，硕士，高级工程师， 主要从事高压直流输电技术研究工作。
王辉(1979-），男，本科，工程师，主要从事换流站运维技术工作。
姜海波(1981-），男，硕士，工程师，主要从事换流站运维技术工作。
论文作者:李应文1,王辉1,姜海波1,贺新征1,罗朝华1,王
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/28
标签：电压论文; 测量论文; 系统论文; 模块论文; 故障论文; 回路论文; 电光论文; 《电力设备》2017年第21期论文;