特高压直流保护的动作后果分析

直流保护系统与直流控制系统的密切配合，可以在最大程度上限制故障和不正常运行情况对直流系统、两端交流系统以及相关设备的危害程度。对于瞬时性的轻微故障或系统一般性的不正常运行情况，直流保护可以仅通过极控、组控或阀控系统的相关操作，使得直流系统继续稳定运行；对于严重故障或永久性故障，直流保护一方面可以通过控制系统快速抑制故障的发展，另一方面还可以直接操作断路器或通过控制触发脉冲迅速作用于换流阀，快速隔离故障设备。

常见的特高压直流保护动作策略如下：

1）告警

告警的动作定值一般较低，用于对设备安全和系统运行具有潜在威胁的情况。利用灯光、音响等方式，提醒运行人员及时采取措施，使设备状态或系统运行恢复到正常状态。

2）移相

阀控系统一旦接收到移相命令，即延时发送下一个触发脉冲，从而增大触发角。在整流侧，通过移相操作可以迅速增加触发角到90°以上，使其很快由整流状态转变到逆变状态，从而熄灭直流故障电流。在逆变侧，通过增大触发角，使得逆变器运行于最小换相裕度状态，可以限制流过逆变器晶闸管的故障电流。

3）投旁通对

投旁通对一般在逆变侧执行，通过阀控系统保持最后导通的阀的触发脉冲，同时发出与其同一相的另一个阀的触发脉冲，闭锁其他阀的触发脉冲，使换流器两端直流电压迅速下降到0。

投入的旁通对提供了换流器的直流电流旁路回路，一方面隔离了交、直流系统，便于交流侧断路器快速跳闸，同时缩短了直流电流分量流过换流变的时间，；另一方面降低了整个直流系统的回路阻抗，便于整流侧的快速移相及闭锁。当通信系统故障时，逆变侧投入旁通对使得整流侧电压下降，也为整流侧的相关保护动作提供了显著的故障特征量。

4）禁止投旁通对

但在某些特殊故障情况下，投入旁通对不仅不利于清除故障，甚至可能会造成故障扩大，例如逆变侧直流极母线差动保护。因此，在这种情况下需要禁止投入旁通对。

5）故障重启

故障重启主要用于清除直流输电线路、接地极线路等的瞬时性故障。故障重启，首先增大整流器触发角到120°～160°，变为逆变运行状态，使得直流系统储存的能量很快向交流系统释放，直流电流迅速下降到零，直流线路电压也降至极低水平。待短路点去游离消除短路故障后，再逐渐减小整流器触发角，直到直流系统恢复正常运行。

6）降功率/降电流

通过极控系统，使本极功率或电流降到预设值，达到减小设备所承受的过应力，清除瞬时性故障的目的。

7）控制系统切换

切换当前运行的极控系统至备用系统，防止由于极控系统故障造成的继电保护误动作。

8）极平衡

直流输电系统双极平衡运行或者双极不平衡度较小时，流过接地极或站内接地网的电流很小。当发生故障或不正常运行情况时，双极不平衡度较大，可能导致流过接地极或站内接地网的电流过大，从而威胁设备和运行人员安全。此时，可以利用控制系统执行双极平衡操作，以消除或减小这一不平衡电流。(www.xing528.com)

9）换流器闭锁/极闭锁

换流器闭锁，意味着停止向晶闸管提供触发脉冲，之后当直流电流过零时，晶闸管停止导通。除了闭锁触发脉冲外，换流器闭锁还常伴随着移相、投旁通对等操作。换流器闭锁总是保证整流器在逆变器之前闭锁，以防止出现由于逆变侧首先闭锁造成线路末端反射波叠加而形成的过电压。换流器闭锁后，直流系统的能量将通过尚在导通中的换流阀向交流系统释放，此时为了防止交流母线出现过电压，在闭锁故障极的同时一般还会同时退出交流滤波器。

10）隔离故障单元

在某一阀组（极）故障退出运行时，为了不影响健全阀组（极）的正常运行，便于停运阀组（极）的直流设备检修，需要完全隔离故障阀组（极）。

隔离故障阀组时，通过合上故障阀组的旁路开关实现；隔离故障极时，需要断开相应单元的高压母线刀闸和中性母线开关。

11）紧急停运

当交、直流系统发生严重或永久性故障而控制系统的调节达到极限时，直流保护动作向整流站、逆变站发紧急停运命令。其操作要达到两个目的：一是迅速消除故障点的直流电弧；二是断开交流断路器，使换流器与交流系统隔离。

紧急停运命令发出后，两站分别采用移相、闭锁触发脉冲、投旁通对等方式，使直流电流、电压相继降到零，同时断开换流变压器交流进线开关，使交、直流系统相互隔离。紧急停运的同时，一般联动切除交流滤波器，以防止交流母线的过电压。与换流器闭锁相似，整流站必须先于逆变站执行紧急停运操作，以防止行波反射造成的过电压。

在所有保护动作策略以及系统运行命令中，紧急停运的优先级最高。

12）跳交流断路器

换流变压器网侧通过交流断路器与交流系统相连。跳交流断路器，可以在换流变压器阀侧发生短路故障时切断电压源，限制故障回路电流，保护换流变压器和换流阀。跳交流断路器还可以避免换流阀承受不必要的电压应力，尤其在换流阀已经严重过电流情况下这显得更为重要。

13）闭合中性母线接地开关

当接地极线路开路时，需要闭合中性母线接地开关使换流器连接到站内接地网，以避免站内较低电压等级设备因承受高电压而造成损坏。

14）启动断路器失灵保护

向交流断路器/直流开关发送分断命令的同时，一般还发送一个启动断路器失灵保护的命令。若交流断路器/直流开关在预定时间内仍未能有效灭弧，则进行交流断路器/直流开关重合，以保护开关设备安全。

15）禁止直流开关分断

在单极金属回线向单极大地回线方式转换，或单极大地回线向单极金属回线方式的转换时，若经过一定时间，目标通道尚未流过预设电流值，则禁止断开原通道直流开关。否则由于没有续流通道，电弧长时间不能熄灭，有可能损坏直流开关。