如何降低直流换相失败的风险？

在直流系统中，由于换流阀关断角过小、受端交流电压下降较多、直流电流突然增大等原因都会造成直流发生换相失败。当逆变侧交流系统发生扰动造成直流系统发生换相失败时，直流控制系统通常的响应为增大逆变侧的熄弧角，以增大换相面积，在下一个换相周期消除换相失败。在直流控制系统中为预防换相失败已经采取了很多的控制策略，包括低压限流功能（VDCOL）、换相失败预测功能、换相裕度计算（AMIN）功能等。对于青藏直流工程而言，由于藏中电网是典型的弱受端系统，为避免频繁发生换相失败，在设计时就已经把青藏直流逆变侧的定熄弧角参考值由常规直流的18°增加到21°左右，用于提高抵制换相失败的能力。在当前的系统状况下还能采取什么措施来减少或各种原因引起的降低换相失败对藏中电网的影响？

图4-13（一）　直流降压运行羊贡线B相接地故障后羊湖母线及直流极1仿真结果波形图

图4-13（二）　直流降压运行羊贡线B相接地故障后羊湖母线及直流极1仿真结果波形图

图4-13（三）　直流降压运行羊贡线B相接地故障后羊湖母线及直流极1仿真结果波形图(www.xing528.com)

图4-14（一）　直流降压与全压运行时羊贡线B相接地故障后仿真波形比较

图4-14（二）　直流降压与全压运行时羊贡线B相接地故障后仿真波形比较

通过对多起藏中电网故障后直流系统发生换相失败及后续的恢复过程进行研究发现，青藏直流目前输送功率不超过额定功率的20%，直流电流小，逆变侧熄弧角在23°左右，直流在换相失败后的恢复过程中恢复时间较长。如果采用70%降压运行模式，在输送同样功率的前提下，直流电流参考值可以提高，逆变侧熄弧角增大，这种情况下虽然吸收的无功增多，但滤波器仍有备用，可以满足无功需求。同时由于直流系统采用降压方式，逆变器进入直流电压控制，关断角增加，从理论上分析，采用降压运行的运行方式可以进一步增强直流系统抵御藏中电网交流系统故障导致直流换相失败的能力。缺点是系统损耗稍大，但考虑到藏中电网交流系统较弱，且交流线路因鸟害、风偏或冰冻等自然因素发生线路故障较多，如果通过运行方式调整可以避免直流换相失败并换取藏中电网的稳定运行，适当降低经济型也是值得的。为进行验证，仍以藏中电网4月5日交流系统故障导致直流换相失败的实际案例及仿真模型进行仿真。青藏直流降压运行时，羊贡线B相接地故障后的羊湖母线及直流极1仿真结果波形图如图413所示。从波形图可以看出羊贡线故障后羊湖B相电压从91kV下降到12.5kV，故障在110ms切除。交流系统故障导致逆变侧直流电压降低，直流电流增大至806.5A，后续在直流控制系统的调节下恢复至额定值，期间有轻微的超调。直流系统在整个交流系统故障及故障后的恢复过程中没有发生换相失败。在故障后直流电流在210ms恢复至90%故障前电流和直流电压在270ms恢复至252kV（70%降压运行额定电压值的90%）。

图414对降压运行前后藏中电网羊贡线B相接地故障时藏中电网频率、拉萨换流站的换流母线电压、直流电压、电流、熄弧角以及极1YY换流变压器的阀侧电流的波形进行了比较，从图中可以看出，采用降压运行后，藏中电网在发生同样的交流系统故障的情况下，青藏直流虽然有功率波动，但未发生换相失败。藏中电网频率波动很小，采用降压运行增强了青藏直流抵御藏中电网交流系统故障后发生换相失败的能力。