（国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司伊敏换流站021130）
摘要:换流变有载分接开关作为换流变压器的重要部件，不断地优化运行中的换流变压器的运行参数，在直流系统中发挥着十分重要的作用。本文将简述分接开关分类和分接开关常见的故障，并从控制逻辑和生产实际中出现过的异常情况进行对比、分析，其中控制逻辑以呼辽直流输电工程伊敏换流站为例。
关键词:直流换流站；分接开关；分类；控制逻辑
换流变压器分接开关控制是直流控制系统中用于自动调整换流变压器有载调压分接开关位置的重要控制逻辑，其控制策略需要与换流变压器控制方式相配合，通常可分为角度控制和电压控制两大类。其目的是为了维持整流器的触发角在指定的范围内或者维持直流电压或换流变压器阀侧绕组空载直流电压Udi0保持在规定的参考值范围内。
1.分接开关的分类
目前可用在HVDC换流变中的有载分接开关有两种：油中熄弧有载分接开关和真空有载分接开关。两种都是油浸式，结构原理相同，切换过渡原理一样（快速电阻切换原理），但灭弧触头系统不一样。油中熄弧有载分接开关采用钨铜合金触头，熄弧在切换开关油室中进行，油中会产生碳粒子，加速油的老化过程。同时触头材料损耗大，不均匀的烧损会改变切换程序的时间，在一定的运行时间和操作次数后，需对开关进行维护，对触头的烧损进行检查，必要时需要更换。触头间的油绝缘在灭弧后恢复较慢，低于换流变电流中高次谐波引起的高上升率(di/dt)。
真空有载分接开关对触头系统进行了优化，用真空开关管替代了钨铜合金触头，避免了在油中进行熄弧，使熄弧在封闭的真空开关管中进行，不会对油产生任何污染，提高了油的绝缘性能。真空开关管中的触头损耗极低，使真空有载分接开关的维护周期大大延长。目前MR生产的VR型系列真空有载分接开关达到30万次免维护。同时真空优异的绝缘恢复速度远远高于换流变中电流高次谐波引起的高上升率(di/dt)。
目前，呼辽直流工程伊敏换流站采用的是油中熄弧有载分接开关。
2、分接开关的控制逻辑
分接开关控制总体上可分为角度控制和电压控制两大类。
2.1角度控制
对于整流器的运行，为提高换流器的功率因数，通常希望直流系统运行在触发角较小的状态。另外触发角较小，在换相结束时晶闸管换流阀两端的电压跃变也相对较小，从而可改善阀及其均压、阻尼回路的工作条件。但从另一方面讲，触发角不能过小，需要有充分的可调裕度，通常要求触发角运行在10°-20°之间。一般，逆变器运行的角度参考值为17°，整流器运行的角度参考值为15°。当交流电压发生较大波动时，由于定电流调节的作用，触发角可能会长时间超过允许范围，此时，系统自动改变换流变压器分接开关的位置，使触发角回到要求的范围内。
当整流器使用直流电流控制时，通过调整换流变压器分接开关位置，把换流器触发角维持在规定的范围内；当逆变器使用直流电压控制时，通过调整换流变压器分接开关位置，把逆变器关断角维持在指定的范围内；当触发角瞬时超过限定范围时，分接开关调节器不应动作，防止分接开关调节机构频繁调节。因此，通常规定一个调节时滞，只有当触发角连续超过限定范围的时间大于此时滞时，才允许起动分接开关调节机构。
图1TCCANGLE
以呼辽直流工程中伊敏换流站为例，分接开关角度控制如图1所示，在HIDRAW逻辑中，逻辑主体通过RECT（二进制0、1状态）状态判断本系统的运行工况是整流状态还是逆变状态，并通过选择器选择α角参考值限制指令（ALPHAREFLIM）或γ角参考值限制指令（GAMMAREFLIM）。伊敏换流站在正常工况下处于整流状态运行方式，RECT为1，选择器选择α角参考值限制指令。
正常运行时，SW_ANGLE_HYST为1，控制选择器选择ANGLEHYST,与ANGLEREFLIM相加，相加值与ALPHA_100比较，若大于ALPHA_100则输出为1，发出减小角度指令；与ANGLEREFLIM相减，相减值与ALPHA_100比较，若大于ALPHA_100则输出为1，发出增大角度指令。
出现异常情况时，SW_ANGLE_HYST为0，控制选择器选择另一个输入值X，X与ANGLEREFLIM相加，相加值与ALPHA_100比较，若大于ALPHA_100则输出为1，发出减小角度指令；与ANGLEREFLIM相减，相减值与ALPHA_100比较，若大于ALPHA_100则输出为1，发出增大角度指令。
其中，X＝{1&pide;（TCP_DIF×ALPHA_100修正值）}×KANGLE，图中红色数字为正常运行时的实际值。
即系统将运行中实际的α角(ALPHA_100)、分接开关位置档差（TCPDIFF）、角度迟滞值(ANGLEHYST)等工况数值通过运算判断发出系统增加ALPHA指令或减小ALPHA指令，从而达到控制系统稳定的目的。
2.2电压控制
当逆变器使用关断角控制时，通过调整换流变压器分接开关位置，把直流线路电压维持在指定范围内，如0.98-1.02额定直流电压。同时，为了避免分接开关调节机构来回频繁动作，只有当直流电压偏离其整定值达到一定值，且持续一定时间后，才起动分接开关调节。另一种电压控制策略是通过调整换流变压器分接开关位置，把整流器（或逆变器）的换流变压器阀侧绕组空载电压维持在指定值。
呼辽直流工程采用的电压策略是通过调整换流变压器分接开关位置，把整流器（或逆变器）的换流变压器阀侧绕组空载电压维持在指定值。
4、分接开关常见的故障
目前分接开关在直流输电工程中常见的故障多为分接开关继电器、跳闸回路松动、本体机构等异常，例如2003年龙泉站极Ⅱ换流变分接开关压力继电器绝缘降低导致极闭锁、2003年政平站极Ⅱ换流变分接开关紧急跳闸回路异常导致极闭锁等。
针对在直流工程中出现过的分接开关故障，建议：（1）要严格遵守DL/T574~1995《有载分接开关运行维护导则》的要求，定期开展分接开关的维护检修工作。（2）在日常维护中注意分接开关动作情况、机械连动结构及继电器的状态；注意环境温度变化可能引起的分接开关构件、回路等异常变化。（3）在年度检修工作中注意校验继电器的动作特性、二次回路是否紧固、有无接错现象等，确定分接开关的传动试验正常，满足运行要求。
参考文献：
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[2]王振曦.RD6T011100-003换流变压器分接头控制[M].南京：南京南瑞继保电气有限公司，1995.
[3]周海滨，梁晨，黄泽杰，冯佳伟.换流变压器有载分接开关控制系统分析和改进研究[J].电气自动化，2017（7）
[4]曾南超.高压直流输在我国电网发展中的作用［J].高电压技术，2004，30(11)11-12
作者简介：
姜绪军（1989-）,男（汉族），山东省平阴县，职称：助理工程师；研究方向：主要从事直流换流站运维工作,单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司伊敏换流站。