摘要：随着我国社会经济的飞速发展，我国的高压直流一次设备运行安全可靠性需要进一步提升，只有这样才能进一步保障高压直流一次设备的正常运行，才能确保人们的正常生活、工作和学习。下面该文主要论述了高压直流一次设备的运行模式，然后比较了特高压直流工程与原有直流工程之间的直流运行模式、直流融冰模式以及故障的可靠性，然后得出最终结论：特高压直流工程一次设备的运行安全可靠性远远高于原有的直流工程，值得大力推广使用。
关键词：特高压直流工程；串联双换流器；并联式线路融冰；运行可靠性
随着人们生活水平的不断提升，人们对用电的安全可靠性提出了更高的要求，线路出现覆冰灾害时，我们可以选择并联式双换流器运行模式尽量提升线路中的电流，从而进一步提高线路自身抗覆冰能力，间接提升线路整体可靠性。特高压直流主要采用串联的单极双换流器结构，可提供不少于46种稳定运行方式，同时兼具在线投退等优化功能。这一将模块化设计作为核心的直流工程将具有更高水平的可靠性与可选择性。为此，本文以湖南地区的特高压直流一次设备为研究对象，重点分析其运行可靠性。
1直流运行方式比较
结合当前直流输电工程的接线现状不难发现，特高压和原有的直流工程之间存在一些较大的差异：特高压的接线结构是以12脉动换流器采用串联的方式连接而成的。它将电压从最初的±500kV平滑提升至±800kV，每一级的换流器均可单独运行。
在500KV左右的直流工程中，可采用的线路接线运行模式有很多，具体可以分为以下几种：①双极双换流器大地回线；②单极单换流器大地回线。对特高压直流工程而言，它主要包含25种常用的运行方式和20种较为特殊的运行方式，共45种接线方式，分为7大类，即：①双极双换流器；②双极换流器以不平衡方式接线，共8种；③双极单换流器，共16种；④单极双换流器，共4种，又包含大地回线和金属回线各2种；⑤单极单换流器，共16种，又包含大地回线和金属回线各8种。而±500kV常规直流工程仅有3中常用的运行方式和2种特殊的运行方式，共5种接线方式，分为3大类，即：①双极双换流器（大地回线）；②单极单换流器（大地回线），共2种，分别为极1单极单换流器（大地回线）与极2单极单换流器（大地回线）；③单极单换流器（金属回线），共2种，分别为极1单极单换流器（金属回线）与极2单极单换流器（金属回线）。在多达45种接线方式中，在一次设备检修与正常状态下，特高压直流工程主要使用以下三种接线方式：双极双换流器、双极单换流器以及双极换流器以不平衡方式接线。
特高压线路的正常运行离不开换流器的大力支持，所有的换流器可以借助控制解锁或者闭锁的时间及相关设备及时落实好在线投入和在线退出。在正常运行过程中，若有一个换流器出现故障，则由系统程序对断路器、刀闸进行控制操作，使其在合闸的同时与闭锁时间进行配合，以此对故障进行有效隔离，并退出换流器，起到预防故障发展和造成破坏、损失的作用[1]。与此同时，故障换流器在被快速清除之后，系统将在另外一个没有发生故障的换流器正常运行的条件下，将完成故障清除之后的换流器继续连接投入运行，在此过程中系统不会出现太大的波动或扰动。在换流器从停止运行到继续运行的过程中，它完成了一次零功率解锁，其触发角从逆变向整流侧移相，再对电流进行升高。当所有断路器都完成分闸之后，系统再对触发角进行调节，使电压变为设定值。整个过程可简述为：准备投入运行的换流器进行零功率解锁，因其断路器此时处在闭合状态，本体两端均短路，电流的经过很小，因此对触发角进行逐级减小，能起到增大电流的作用。
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2特高压线路和传统线路的直流融冰方式比较
从特高压线路的正常运行角度来看，其运行方式逐渐朝着多元化的方向发展，其中包含一种融冰的并联式运行模式，因线路换流器采取模块化设计方法，所以应增设避雷器与连接线，这样能使开关操作更为方便，并使常规运行转换成并联运行。就目前来看，传统直流线路主要将双极功率异向运行作为主要融冰模式，其中一级保持正常的运行状态，而另外一级进行发送运行，该方法在特高压线路中也能实现。该模式以预防为主，主要优势在于无需改动主接线，一次投资较低，而且对于软件功能方面的改动也很少，更易于实施和发展。然而，因系统中一次设备实际接线方式并未发生变化，其只能为输电线路提供与额定值相等或相近的电流，最终影响电流提升，和使用要求间有一定差距。若已经形成了大量的覆冰，同时对杆塔与线路均构成安全威胁，要求在尽可能短的时间段中对覆冰进行处理，这种以预防为主的融冰模式并不能满足实现要求，此时特高压线路所特有的并联融冰模式就体现出明显的综合优势。因其双极换流器实际接线从最初的串联改变成并联，在系统额定电压保持不变的条件下，可提供比额定电流大很多的直流电流，极大的提高了线路抗灾性能，确保线路在恶劣的天气环境下依然可以高效、稳定运行。
3特高压直流一次设备和传统直流输电工程的故障可靠性比较
假如换流器中的元器件在直流输电线路中发生运行问题，就会导致直流输电线路的单极停运问题，严重的还会给直流系统的安全可靠性带来负面影响。相同的故障如果产生于特高压线路，因线路独特的接线结构及丰富的运行方式，加之可以实现在线投退的功能，所以某个换流器产生故障，并不会造成单极停运现象，故障对功率输送的实际影响相对较小。在对换流器进行隔离检修时，不会对同极其他换流器实际运行造成干扰或影响，避免了单极强迫运行现象的发生，并且在对故障进行清除经检查无误后即可对换流器进行继续投运，无论是对直流系统还是交流系统，都不造成太大扰动或影响。相比传统直流输电工程，特高压线路单极停运几率相对较低，而且双极故障停机次数远远小于传统直流输电工程，因此无论单、双极，其停运的次数都比较少，能有效减少系统的强迫能量不可用率。由此可见，与传统的直流输电工程相比，特高压线路具有更高的能源可用率与运行可靠性。
4总结
第一，上文中比较了特高压线路的接线方式与传统直流输电工程接线方式，不难看出，特高压线路的接线结构运行模式比较多元化，运行模式数量也远远超过传统的直流输电工程。如果换流器中某个元器件产生故障，可在确保系统不会损失过多直流负荷的条件下，实现对故障的快速隔离与检修，尽快使系统恢复正常运行。除了为故障换流器的正常隔离检修提供充足便利，还能降低由故障引起停运的概率，在提高系统运行可靠性方面有着明显的优势。第二，对特高压直流工程而言，它具备双极4换流器串联的结构，在线路两端的换流器中连接避雷器与连接线，完成一次开关相关操作，即可对一次设备采用的接线结构实施更改，形成一个以并联方式为主的双极换流器运行方式。经测量得知，其在直流线路上能提供的最大电流远超额定值，所以它具有更好的融冰能力，能更高的保证线路安全。
参考文献：
[1]宋秭霖，程玲.特高压直流一次设备运行可靠性分析[J].电气技术，2015（06）：110~112+118.
[2]周静，马为民，蒋维勇，李亚男.特高压直流工程的可靠性[J].高电压技术，2010（01）：173~179.
[3]滕予非，汤涌，黄琦，李小鹏，张纯，严磊.特高压直流单极故障引发送端接地极引线过电压计算方法及影响因素分析[J].电网技术，2016（10）：26~27.
论文作者:黄邓生
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
标签：线路论文; 接线论文; 特高压论文; 方式论文; 工程论文; 可靠性论文; 故障论文; 《电力设备》2019年第5期论文;