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浅谈换流站直流保护的X、Y、Z、S闭锁策

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作者：***

来源：《机电信息》2020年第26期

摘要：换流阀是换流站的主要组成设备之一，是保证直流系统可靠运行的核心部件，其可

控性保证了直流系统的可靠启停。某特高压换流站通过调试试验现场模拟各种故障工况，实现

换流阀闭锁保护，包括X、Y、Z、S闭锁，从而降低系统故障对换流阀等一次设备的冲击。

关键词：特高压直流输电;换流阀;保护闭锁;旁通对

引言0

换流阀由几百个单体晶闸管串联而成，承担着特高压交、直流转换功能，是交直流系统的

承接枢纽，在特高压直流输电工程中具有不可替代的作用。直流系统的启停与换流阀的可靠导

通和关断密切相關。直流系统在正常运行工况下会遇到多种故障，在其发生故障情况下，保证

换流阀执行保护闭锁动作的正确性尤为重要。

某特高压换流站采用电触发晶闸管，其闭锁策略：阀基电子单元VCE接收到阀控系统

CCP的闭锁指令，不再向换流阀发触发脉冲，触发脉冲移除后，向晶闸管两端施加反向电压，

使主端子AK间电流小于维持电流，阀组就会自动关断。根据旁通对的投入情况，特高压换流

站保护闭锁可以分为X、Y、Z、S闭锁4种。

1X闭锁策略

X闭锁主要特征：不投入旁通对，针对较为严重的故障实行闭锁策略。

整流站和逆变站在执行X闭锁指令时均不投入旁通对。正常情况下，同一极高低端阀组

不会同时执行X闭锁指令。当该极中一个阀组发生保护性X闭锁时，极保护三取二装置直接

跳开故障阀组进线开关并锁定，故障阀组隔离，合BPS，无故障阀组正常运行。若故障无法隔

离，则执行极闭锁指令。

试验内容：单阀组运行，逆变站模拟直流过电压保护跳闸X闭锁。

某日后台实时事件如下：

：1129：44，极保护（PPR）：“直流过电压保护X闭锁”“直流过压保护X闭锁跳交流断

路器”;

：1131：28，极控（PCP）：“极保护启动切换极控系统命令”“极保护启动极隔离”“旁通低

端阀组”;

：1131：28，阀控（CCP）：“极控旁通阀组”“X闭锁动作”“强制移相”“极控闭锁阀组”;

：1131：29，保护出口跳开进线开关并锁定。

2Y闭锁策略

Y闭锁主要特征：有条件投入旁通对。有条件投入旁通对是针对直流输电系统的整流站而

言，在保护需执行极闭锁指令或最后一个阀组闭锁情况下，判断整流侧直流电流Id是否小于

定值，若小于定值，则无需投入旁通对;反之，则投入旁通对。逆变站在执行Y闭锁指令时均

投入旁通对。

该特高压换流站保护大部分均执行Y闭锁指令，包括ESOF闭锁。由于该特高压换流站采

用分层接入方式，原配置与极保护的50Hz、100Hz保护均下放至阀组保护中执行。Y闭锁策

略如表1所示。

该特高压换流站的Y闭锁分为保护性Y闭锁和控制性Y闭锁。系统故障、保护装置出口

的Y闭锁为保护性Y闭锁;手动ESOF闭锁、换流变非电量保护、直流场非电量直接出口跳闸

等为控制性Y闭锁。

调试项目：有通信，逆变站模拟50Hz保护跳闸Y闭锁（最后一阀组运行）。

某日后台实时事件如下：

：1254：00，阀保护（CPR）：“阀组50Hz保护Y闭锁”“阀组50Hz保护跳闸”;

：1254：34，阀控（CCP）：“直流阀保护启动阀控系统切换”“旁通对投入”“Y闭锁动

作”“投入旁通对”“阀组保护谐波保护启动Y闭锁”“保护启动隔离阀组”“保护启动跳交流滤波

器”;

：1254：38，保护出口跳开进线开关并锁定。

3Z闭锁策略

Z闭锁主要特征是总是投入旁通对。Z闭锁主要用于BPS故障保护、极直流过压保护等。

若另一个极运行，电流会同时通过本极直流线路和接地极形成分流。Z闭锁后，若极1闭

锁，极2运行，由于旁通对的投入，电流会同时通过极1直流线路和接地极系统形成环流。但

这种环流值较小，远小于直流开关NBS开断电流的能力，所以完全可以通过NBS来拉断环

流，进入线极隔离。该特高压换流站在双极低端单阀组运行工况下，模拟站间通信故障实验

时，极1低闭锁，极2低运行，极1低中性线存在200A分流，即通过远控手动拉开0100开

关来切断环流。

单极双阀组运行工况下，其中一阀组保护执行Z闭