换流站换流变分接开关控制原理及故障浅析

刘浔戴迪陈飞李君饶洪林成川艾亮吴

一分接开关调压原理

换流变分接开关主要通过改变交流侧线圈的匝数来保证阀侧电压的稳定，即在交流侧电压波动的情况下相应的改变分接开关的档位来调节换流变一次侧的线圈匝数，改变变比，从而得到稳定的电压输出。

下面将介绍分接开关如何实现这种功能（如图1），20号接头为选择接头，如果与21号接头连接，则电流流向为由上而下（见实线箭头的方向），和一次线圈L1的电流流向一致，由于NX为分接开关的线圈匝数，N1为一次侧主线圈的匝数，此时交流侧线圈的总匝数为N=N1+NX，。当档位由1档升高到16档时，NX逐渐减小（可以从图1看出），N1+NX逐渐减小，分接电压：E1=N×E2/N2=（N1+NX）E2/N2；E2为阀侧电压，保持不变；N2为阀侧线圈匝数，保持不变，所以分接电压E1降低。

同理如果和22号接头连接,电流流向由下而上（见虚线箭头的方向），和一次主线圈L1的电流流向相反，此时一次侧线圈的总匝数可以等效为N=N1-NX，所以随着档位的升高，分接电压E1降低。

图1换流变分接开关简化图

从上面的分析可以看出，虽然换流变实际上只有16个档位，但是通过20号接头的转接，改变电流的流向，不仅实现了31个档位的调节功能，而且使分接开关得到了大大的简化。同时采用两组线圈并联，其目的是为了满足线路容量的需要，因为单组线圈并不能满足额定工作时1500MW的功率。

二换流变分接开关控制

2.1基本原理

换流变分接开关控制通常由TCC系统控制。分接开关控制（TCC）的目的是保持触发角α，熄弧角γ和直流电压Ud与参考值一致。在正常运行过程中，整流器分接开关控制常用来保持正常的触发角，在逆变器分接开关控制常用来保持正常的电压。由于分接开关控制是逐级调节的，所以α控制，γ控制，和直流电压控制被提供了一个合适的死区来避免振动。一个高的优先级规则是用来保证Udio低于其最大值限值。

2.2分接开关控制功能概述

分接开关控制综合说明所示，α控制和γ控制功能块控制点火角度和熄弧角度等于参考值。电压控制功能块控制直流电压等于直流参考电压。在分接开关控制中，参考角和直流电压应与测量的角度和直流电压相比较。当此差值高于或低于平衡值时，分接开关应被命令切换一档。平衡值对应于每一档的+/-0.75档。分接开关控制的特性是低速（每档5到10秒）和逐步调节（每档1.25％）这就是说TCC控制用于稳态控制而CFC控制用于快速控制。

三、换流变分接开关不一致例析

某站极II换流变Y/DC相分接开关与其它相分接开关不一致

某站自投运以来,多次发生极IIY/DC相换流变分接开关与其它相换流变分接开关不一致的问题。在进入夏季大负荷运行期间极IIY/DC相分接开关不一致现象较为频繁，根据运行情况初步判定可能是由于分接开关变送器受到环境温度的影响导致测量值不准确。7月25日处理期间分析发现，I_TCP_MAX比实际值偏小，由于△I_TCP变小，会导致每一个档位所对应的电流值变小。

图2：分接开关控制曲线

如左图所示，对于同一个电流值，曲线2比曲线1所对应的档位要高，即对于同一个档位，曲线2比曲线1所对应的电流值要小。因此，当取到某一个电流值时，会导致曲线2比曲线1所对应的档位要高。这是由于I_TCP_MAX比实际值偏小造成的。

更换了分接开关变送器之后，并对I_TCP_MAX等参数进行了重新设置定值，上电后系统运行正常。在10月16～17日停极期间，再次进行处理，投运后系统运行正常；但是18日早上通过超级终端检查TCP_ADJUST的值，发现依然存在微小的偏差。故怀疑可能是由于外界环境温度变化引起该数值的精确性不满足。

图3：分接开关计算逻辑

从图中可以看出，MULT_TCP表示单位电流所对应的档位，一旦设定了最大和最小档位所对应的电流值I_TCP_MAX和I_TCP_MIN，它就变成了固定值。其中，OFFSET_TCP是一个偏移量，它也是一个定值，不过可以人为进行修改而不会影响到MULT_TCP，另外COMP_FOR_INT的值是一个经验值。

从图中我们可以看出，影响分接开关档位的有两个值TCP_M和OFFSET_TCP。而影响TCP_M的是PS868_OLTC_POS_DRIV_83_7_3_MECH，这个值是由PS868所测量的分接开关档位所对应的电流值，该值可能会由于温度的变化和分接开关机构箱的振动影响变送器测量的精确性，造成该值与目标值有所偏移。

因此，从以上分析可以得出影响分接开关档位变化的可能因素有：一是温度的变化和分接开关机构箱的振动等外部因素引起PS868_OLTC_POS_DRIV_83_7_3_MECH的测量值出现偏差；二是经验值COMP_FOR_INT的设定值不够准确造成OFFSET_TCP精确度不足，从而导致分接开关档位不一致。当然以上分析仅是作为可能推测，还有待于进一步在运行过程中验证。

四结论

本论文结合换流变分接开关二次部分和控制软件对分接开关转换原理及其控制原理进行论述，同时结合两次换流变分接开关不一致的实例进行阐述，剖析了分接开关各控制参量之间的联系，以及分接开关电机控制回路原理。因分接开关一次设备本身被置于换流变本体之内，且根据疲劳试验所计算出的分接开关机械寿命，兼有试验结果证实机械磨损可以忽略不计，调压分接开关运行100万次之后，机械性能仍将保持良好，调试成功后将会使用很长时间，故未阐明。

作者简介：姓名：刘浔（1981.01--）；性别：男，籍贯：江西省九江人，

学历：本科，毕业于哈尔滨工程大学；

现有职称：副高级工程师；研究方向：高压直流二次系统；