特高壓直流換流站每極采用2個12脈動換流器的接線方案，每一個換流器都可以獨立運行或與其它換流器進行組合運行，直流系統(tǒng)這種靈活的接線特點有利于換流站施工建設期間實現(xiàn)分期投運，盡早發(fā)揮直流輸電工程的輸電效益。

根據(jù)直流換流站可以模塊化建設投運的規(guī)律和以往工程經(jīng)驗，從工程施工到全站設備完全投運可以劃分為六個階段：

階段1：交流系統(tǒng)帶電；階段2：直流單極低端換流器帶電；階段3：直流雙極低端換流器帶電；階段4：直流單極高端換流器帶電；階段5：直流雙極高端換流器帶電；階段6：直流場全部帶電。

上述六個階段的劃分實現(xiàn)了根據(jù)工程進度的不同實行分階段送電，由于在各個階段過渡期間設備帶電運行與工程施工調(diào)試同步進行，現(xiàn)場帶電運行設備、安裝調(diào)試設備同時存在，因此存在較高的安全風險。為了保證投運設備正常運行及后續(xù)施工的安全需要，在不同階段需要制定并執(zhí)行一次系統(tǒng)設備帶電隔離、二次系統(tǒng)接線隔離、控制保護系統(tǒng)軟件隔離等安全隔離措施，以防止在此期間造成各種不必要的安全生產(chǎn)事故。

隨著直流場設備和各個閥組單元完成安裝調(diào)試，在交流系統(tǒng)帶電安全隔離措施的基礎上，需要對原有的安全隔離方案進行調(diào)整，以保證閥組單元的順利接入。本文結合錦蘇直流工程蘇州換流站對有代表性的交流系統(tǒng)帶電階段和極1單極低端換流器帶電階段的安全隔離措施進行了詳細的研究。

1. 交流場帶電安全隔離措施

交流場帶電安全隔離的目的是實現(xiàn)換流站交流場帶電運行后，直流場設備的施工和控制保護的調(diào)試不會對交流場帶電設備造成影響，使設備帶電運行與工程施工調(diào)試同步進行。

1.1一次設備帶電范圍

（1）500kV交流場；（2）500kV交流濾波器場；（3）500kV及高壓站用變；（4）35kV站用變；（5）10kV開關室；（6）公用400V站用電室。

1.2一次設備安全隔離措施

斷開500kV交流場到極1高端、極2低端、極2高端、極2低端換流變壓器的引線，換流變進線CVT屬于帶電范圍，換流變引線的接引位置如圖1和圖2所示，所斷開的引線需要綁扎牢靠，并做好換流變引線的接地措施。

圖1換流變進線解引位置示意圖（解引前）

圖2換流變進線解引位置示意圖（解引后）

1.3二次設備帶電范圍

（1）交流場繼電器小室

交流場測控屏、交流線路保護屏、斷路器保護屏、母線保護屏、交流故障錄波屏、保護及故障錄波子站數(shù)據(jù)采集屏、交流線路故障測距屏、GPS時鐘擴展屏、電度表屏、PMU相角監(jiān)測屏、安控從控屏、光纖通訊接口屏、輔助系統(tǒng)接口屏。

（2）交流濾波器場繼電器小室

交流濾波器測控屏、濾波器保護屏、濾波器操作箱屏、光CT接口屏、光纖通訊接口屏、GPS時鐘擴展屏。

（3）站用電小室

站用電保護屏、輔助系統(tǒng)接口屏、GPS時鐘擴展屏、站用電測控屏、光纖通訊接口屏、輔助系統(tǒng)接口屏。

（4）主控室

運行人員工作站、工程師工作站、通訊接口屏、輔助系統(tǒng)測控屏、規(guī)約轉(zhuǎn)換屏、服務器系統(tǒng)屏、遠動工作站屏、光纖通訊接口屏。

1.4二次設備安全隔離措施

由于在交流場帶電階段直流控制保護系統(tǒng)尚處于調(diào)試過程，為了防止直流控制保護系統(tǒng)引起帶電設備的誤動作，故需要從二次接線上斷開交、直流系統(tǒng)間的所有測量、聯(lián)鎖、控制回路。

1.4.1直流閥組控制系統(tǒng)（CCP）與交流控制系統(tǒng)（ACC）間的聯(lián)鎖回路

根據(jù)設計原理，四個閥組控制主機分別與相應的交流進線間隔的交流控制主機存在一些聯(lián)鎖信號，主要用于換流變進線開關和隔刀遙控操作的允許條件[5]，以及CCP請求ACC執(zhí)行的順序控制操作，信號名稱及功能具體見表1：

表1交、直流系統(tǒng)間的聯(lián)鎖信號

在換流變進線間隔的測控屏中，將表1信號的端子外部電纜拆除，并對裸露的線頭做好絕緣防護措施；為了滿足在交流帶電操作過程中，ACC對換流變進線開關，進線側(cè)隔離刀閘、接地刀閘進行遙控操作，需要對表中第1、5、6、7項聯(lián)鎖信號的端子外側(cè)與屏內(nèi)直流電源進行短接，始終保持高電平輸入，滿足開關、刀閘能夠正常操作的聯(lián)鎖條件。

風險點評估：此部分安全隔離措施如不完全實施，將會造成調(diào)試直流控制系統(tǒng)期間，直流控制經(jīng)交流控制系統(tǒng)出口，引起已投運的交流場開關設備誤動。
1.4.2直流控制保護系統(tǒng)中交流進線開關跳閘、啟動失靈回路

直流控制保護系統(tǒng)在調(diào)試期間，會涉及到保護出口跳閘以及緊急停運按鈕測試，為了防止已經(jīng)帶電的交流場設備誤動作，因此直流系統(tǒng)跳交流進線開關和啟動失靈的出口回路可在對應的斷路器保護屏上斷開相應電纜接線，并對裸露線頭做好絕緣防護。

風險點評估：此部分安全隔離措施如不完全實施，將會造成調(diào)試直流控制和保護期間，跳閘命令經(jīng)斷路器保護屏的操作箱出口，引起已投運的交流場開關設備誤動。

1.4.3交流場接入直流控制保護系統(tǒng)的CT回路

在直流工程中，換流變壓器保護一般歸為直流保護系統(tǒng)范圍，交流場換流變出線CT會接入換流變保護測量單元，用于過流和差動保護。

極1高端、極1低端、極2高端、極2低端交流進線電流回路需在交流系統(tǒng)帶電前在就地匯控箱內(nèi)短接退出，具體做法為至CT側(cè)的電流短接接地，打開電流端子連接片，從而實現(xiàn)電流回路的隔離。

風險點評估：此部分安全隔離措施如不完全實施，可能會造成調(diào)試直流保護期間，CT注流時引起交流場CT開路。

1.4.4交流場接入直流控制保護系統(tǒng)的PT回路

根據(jù)直流控制保護的設計原理，500kV交流母線電壓互感器要接入雙極控制系統(tǒng)，主要用于無功控制功能；極1高端、極1低端、極2高端、極2低端交流進線電壓分別接入相應閥組控制系統(tǒng)，用作同步電壓和換流變帶電邏輯判斷。在交流系統(tǒng)帶電前，上述電壓回路需在各自就地端子箱內(nèi)將電壓空開斷開，同時解開空開下端頭的接線，開口三角回路將L線解開，解開的線頭做好絕緣保護，以確保在交流區(qū)域啟動時二次電壓不進入直流控制保護裝置。

1.4.5雙極控制保護屏（BCP）至交流濾波器控制屏（AFC）的無功控制回路

直流系統(tǒng)在正常投運后，雙極控制系統(tǒng)通過CAN總線與交流濾波器控制主機進行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)不同的無功控制策略，通過對交流濾波器小組的投入、退出操作，完成無功控制功能，以濾除進入交流系統(tǒng)的特征諧波，并為直流系統(tǒng)提供無功功率。其隔離措施為：在AFC屏內(nèi)拔出相應的光纖，斷開用于無功控制的CAN總線，以屏蔽雙極控制系統(tǒng)的命令[6-7]。

風險點評估：此部分安全隔離措施如不完全實施，可能會造成調(diào)試直流無功控制功能期間，對已屬于帶電范圍的交流濾波器設備進行誤操作。

1.4.6短引線的保護方案

交流場帶電時短引線的處理方案通常有三種，第一種是交流場保護極性校核完成，帶電24小時后，與短引線直接相連的斷路器置于“冷備用”狀態(tài)，這種方案不適用于需帶電的短引線；第二種是設置短引線保護，將短引線兩側(cè)的CT接入短引線保護屏；第三種是將中開關電流引入母線差動保護，將邊開關作為死開關，作為母線的一部分，用母線保護保護短引線。

采用母線保護保護短引線，在應用中需注意以下問題：

（1）該種臨時方式運行安全風險高。該方式下高端換流變對應引接設備（大量戶外架空高跨線、GIS分支母線、CVT設備、支柱絕緣子）一旦出現(xiàn)故障或異常狀態(tài)，會引母線差動保護動作，擴大了停電范圍，長期非正常方式對系統(tǒng)安全運行不利；

（2）該種臨時方式易存運行隱患。現(xiàn)場五防閉鎖邏輯通常按照正常狀態(tài)方式，并已經(jīng)過驗證確認。而在該臨時方式下，需修改母線地刀與串內(nèi)刀閘的閉鎖邏輯，交流場帶電前需將該臨時邏輯寫入交流控制主機，短引線接至設備運行時，又需將正常邏輯重新寫交流控制主機；但此時交流場已正式運行，修改后的五防閉鎖邏輯很難申請交流全停進行邏輯驗證，為后續(xù)安全運行留下隱患；

（3）該種臨時方式造成現(xiàn)場大量增加了額外的安裝調(diào)試工作量。如按照該種方式進行現(xiàn)場修改，交流帶電投運前現(xiàn)場需進行大量控制電纜敷設安裝工作，其中包括從GIS室至繼電器小室電流回路電纜，母差保護與斷路器保護柜間大量跳閘、失靈保護相互啟動、同期電壓改接線等二次回路電纜敷設安裝，還要退出現(xiàn)有已經(jīng)過驗證的二次回路電纜；短引線接至設備運行前，又需將上述過渡電纜拆除，改回永久電纜，并進行大量保護及二次回路改接及調(diào)試工作，給現(xiàn)場工作造成了極大的困難和安全隱患；

因此，交流系統(tǒng)帶電前應根據(jù)實際情況，采取合適的短引線保護策略。

1.5輔助系統(tǒng)要求

為了確保換流站現(xiàn)場人員的人身安全以及一、二次設備的安全運行和監(jiān)控，交流系統(tǒng)帶電階段需要確保以下輔助系統(tǒng)已經(jīng)投入運行，并且工作正常。

（1）站用直流電源系統(tǒng)；（2）消防系統(tǒng)；（3）火災報警系統(tǒng)；（4）圖像監(jiān)視；（5）空調(diào)系統(tǒng)；（6）呼叫系統(tǒng)。

2. 極1低端帶電安全隔離措施

極1低端帶電安全隔離的目的是實現(xiàn)換流站極1低端的帶電運行和功率輸送，同時確保其它直流場設備的施工和控制保護的調(diào)試不會對極1低端的正常生產(chǎn)運行造成影響。

2.1一次設備帶電范圍

極1低端帶電范圍如圖3所示，在交流系統(tǒng)帶電的基礎上還需增加一下帶電范圍：（1）極1低端換流變；（2）極1低端換流閥及極1低端閥廳設備；（3）極1低端閥冷系統(tǒng)；（4）極1直流場開關設備，包括極1直流濾波器設備；（5）雙極開關場設備。

極1低端帶電后，換流站可以開展極1低端閥組的空載升壓、功率輸送、金屬/大地回線轉(zhuǎn)換等一系列系統(tǒng)試驗，試驗成功完成后便可提前投入運行，具備一定的直流功率輸送能力；從而達到設備的分期投運，進一步緩解直流線路受端地區(qū)的電力緊張局面。

2.2一次設備安全隔離措施

在交流帶電安全隔離措施的基礎上，恢復500kV交流場到極1低端換流變壓器的引線。

根據(jù)圖1所示，將80111隔刀、80112隔刀操作至“分閘”狀態(tài)，同時將控制位置打到“就地”，并拆除其一次連桿，完成帶電區(qū)域與極1高端閥組的電氣隔離；將02001隔刀、02002隔刀、80205隔刀操作至“分閘”狀態(tài)，同時將控制位置打到“就地”，并拆除其一次連桿，完成帶電區(qū)域與極2的電氣隔離。

風險點評估：此部分安全隔離措施如不完全實施，可能會造成調(diào)試極1高端閥組或極2高、低端閥組期間，誤將上述設備接入直流場帶電區(qū)域。

圖3極1低端設備帶電范圍示意圖

2.3二次設備帶電范圍

為了滿足極1低端閥組的帶電和功率輸送，需要在原有投運屏柜的基礎上，增加雙極控制保護屏、雙極測量接口屏、雙極開關接口屏、極1控制保護屏、極1測量接口屏、極1開關接口屏、極1低端閥組控制保護屏、極1低端閥組測量接口屏、極1低端閥組開關接口屏、極1低端閥控屏、直流線路故障定位屏、接地極線阻抗監(jiān)視屏。

2.4二次設備安全隔離措施

2.4.1恢復與交流控制系統(tǒng)間二次接線

在交流系統(tǒng)安全隔離措施的基礎上，恢復與交流系統(tǒng)的二次接線，具體包括：（1）根據(jù)表1內(nèi)容，恢復極1高端閥組控制主機與相應交流控制主機間的聯(lián)鎖信號，確保交流開關、刀閘的操作受控于直流系統(tǒng)的實際工況。（2）恢復極1高端閥組控制保護系統(tǒng)對交流進線開關的跳閘和啟動失靈回路，確保當檢測到直流系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠成功跳開交流開關。（3）恢復交流場到極1高端閥組的進線電流CT接線，確保換流變差動和過流保護能夠正確出口。（4）恢復交流場到極1高端閥組的進線電壓PT接線，使閥組控制系統(tǒng)能夠采集到同步電壓信號。（5）恢復交流場到雙極控制系統(tǒng)的母線電壓PT接線，使直流系統(tǒng)能夠完成無功控制。

風險點評估：此部分安全隔離措施如不完全實施，可能會造成保護跳閘無法出口、不能正常解鎖、解鎖后無功控制誤投入所有熱備用的濾波器小組等風險；因此需要著重注意。

2.4.2與其它直流控制保護設備的安全隔離

（1）后備跳閘回路

為了防止直流功率輸送期間控制主機故障后，控制命令無法下發(fā)，不能有效控制系統(tǒng)運行，故配置了后備跳閘功能；當極層控制主機全部故障時，會通過外部繼電器發(fā)出信號到本極的高、低端閥組開關接口屏柜內(nèi)的跳閘繼電器，然后出口跳開交流進線開關；當閥組層控制主機全部故障時，閥組開關接口屏內(nèi)的跳閘繼電器會直接出口。

由于極1低端帶電時期，極1高端、極2高端、極2低端直流控制保護系統(tǒng)尚處于調(diào)試階段，故需要從二次接線上斷開極1控制保護屏到極1高端控制保護屏的后備跳閘回路；以防止正常運行的極1控制保護屏啟動后備跳閘時，與調(diào)試中的極1高端控制保護屏相互影響[8-9]。

（2）閥組檢修開關

在主控樓控制室內(nèi)，將極1高端閥組檢修開關操作至“檢修”狀態(tài)，將極1低端閥組檢修開關操作至“運行”狀態(tài)。

在特高壓工程中通常設置了閥組檢修開關功能，高、低端閥組檢修開關通過硬接點輸出兩個開關量信號分別接入本極的極層控制主機，若同一極的其中一個換流器需要進行檢修或調(diào)試工作，為了不影響另外一個換流器的運行，投入檢修開關將會在極層控制主機中屏蔽對檢修閥組的狀態(tài)監(jiān)控，對檢修閥組上傳的模擬量測量值置零（避免注流等工作使保護誤動），同時將檢修閥組相應的開關量置為正常的狀態(tài)，以免開關狀態(tài)信號丟失引起保護和控制條件誤判。

（3）軟件置數(shù)

特高壓工程中雙極層控制保護主機與極層控制保護主機之間，極層控制保護主機與本極的閥組層控制保護主機之間有總線通訊，用于系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換。為了防止極1高端、極2高端、極2低端控制保護系統(tǒng)的調(diào)試對極1低端帶電的影響，調(diào)試系統(tǒng)與運行系統(tǒng)間的總線故障會觸發(fā)運行系統(tǒng)的三級故障，故需要在運行的控制保護系統(tǒng)中進行軟件置數(shù)，用于屏蔽調(diào)試系統(tǒng)與運行系統(tǒng)間的總線故障。

3. 安全隔離措施在現(xiàn)場的實施效果

錦蘇工程同里換流站在交流場帶電階段、極1低端閥組帶電階段，嚴格按照上述的安全隔離方案進行實施，帶電設備能夠安全運行，其它設備能夠同步施工、調(diào)試，安全隔離措施效果顯著。

4. 總結

隨著國內(nèi)特高壓直流工程建設的日益成熟，在工程建設過程中換流站設備的分階段帶電投運亦將會成為常態(tài)，作為安全生產(chǎn)和工程建設的保證，針對設備分階段帶電投運的安全隔離措施的實施也是必須的，雖然目前國內(nèi)在特高壓領域采用多種技術特點，在設備的接口形式上有一定差異，但安全隔離措施的內(nèi)容則是一致的，因此本文對后期的特高壓直流工程施工、建設、調(diào)試、投運有一定的指導和借鑒意義。