±660KV銀川東換流變電站外冷24V信號(hào)電源隱患分析

張斌，韋鵬

（寧夏電力公司檢修公司，寧夏銀川 750411）

銀東直流系統(tǒng)于2012年2月28日正式雙極投運(yùn)，額定功率4000 MW，是我國(guó)“西電東送”工程的主要大動(dòng)脈[1]。閥冷卻系統(tǒng)作為換流閥的輔助設(shè)備、換流站的核心設(shè)備，其健康穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況[2]。

銀川東換流站閥冷卻系統(tǒng)包括內(nèi)水冷系統(tǒng)和外風(fēng)冷系統(tǒng)。內(nèi)水冷系統(tǒng)采用廣州高瀾節(jié)能技術(shù)有限公司生產(chǎn)的密閉循環(huán)式水冷卻系統(tǒng)，冷卻介質(zhì)為純水+42%乙二醇（體積比）；外風(fēng)冷系統(tǒng)采用許繼晶銳科技有限公司生產(chǎn)的室外換熱設(shè)備，每極配置24臺(tái)風(fēng)機(jī)來(lái)冷卻流經(jīng)的內(nèi)冷水[3]。

1 閥冷卻系統(tǒng)原理簡(jiǎn)介

閥冷卻系統(tǒng)作為換流站內(nèi)的核心設(shè)備[4]，其主要作用是通過主循環(huán)泵使冷卻介質(zhì)循環(huán)，帶走換流閥運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量，再由室外換熱設(shè)備將內(nèi)冷系統(tǒng)帶來(lái)的熱量進(jìn)行水——風(fēng)散熱，使換流閥長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行在一個(gè)合適溫度范圍內(nèi)，保證直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[5]。

閥冷卻系統(tǒng)的穩(wěn)定對(duì)于直流系統(tǒng)安全運(yùn)行意義重大，現(xiàn)有已投運(yùn)換流站出現(xiàn)直流閉鎖有半數(shù)以上是因?yàn)殚y冷卻系統(tǒng)故障造成的[6]。2011年，由于閥冷卻系統(tǒng)故障而導(dǎo)致直流閉鎖的事故有兩起，一起是膠東換流站由于外冷24 V信號(hào)電源丟失造成交流失電進(jìn)而直流閉鎖，另一起是復(fù)龍換流站由于通訊模塊故障造成主泵切換，切換過程中流量未建立造成直流閉鎖[7]。由于銀川東換流站采用和膠東站類似的閥冷設(shè)備，下面我們先通過分析膠東站直流閉鎖原因進(jìn)一步查看銀川東換流站外冷24 V信號(hào)電源隱患。

2 故障原因及隱患分析

2.1 膠東換流站直流閉鎖原因分析

2011年8月30日14:41:22，膠東站監(jiān)控系統(tǒng)（OWS系統(tǒng)）報(bào)“極Ⅰ閥外冷1、2#PS3直流電源故障”、“極Ⅰ閥外冷交流母線電源故障”、“極Ⅰ閥外冷1、2#交流電源故障”等所有極Ⅰ閥外冷設(shè)備及電源故障事件，現(xiàn)場(chǎng)檢查極Ⅰ冷卻塔風(fēng)機(jī)全停、噴淋泵停止運(yùn)行，14:45:47，“極Ⅰ閥內(nèi)冷冷卻水進(jìn)閥溫度超高”產(chǎn)生，極Ⅰ內(nèi)水冷保護(hù)向極控系統(tǒng)發(fā)出跳閘信號(hào)，由極保護(hù)出口閉鎖極Ⅰ直流系統(tǒng)[8]。

現(xiàn)場(chǎng)檢查外冷控制柜內(nèi)5QF26空開跳閘，該開關(guān)為所有24 V信號(hào)電源空開，一旦跳閘，所有PLC開入信號(hào)丟失。通過排查發(fā)現(xiàn)，5QF26空開跳閘，PLC雙系統(tǒng)24 V信號(hào)電源將全部丟失，導(dǎo)致PLC系統(tǒng)誤判1#、2#交流進(jìn)線電源故障；與此同時(shí)，由于閥外冷電源切換邏輯不完善，PLC系統(tǒng)誤判1#、2#交流進(jìn)線電源故障后，PLC系統(tǒng)誤切除1#交流進(jìn)線電源接觸器（2#交流進(jìn)線電源備用，接觸器未合），導(dǎo)致冷卻風(fēng)機(jī)及噴淋泵電源丟失，冷卻介質(zhì)失去散熱能力，引起進(jìn)閥溫度超高跳閘。造成5QF26空開跳閘的原因則是現(xiàn)場(chǎng)極Ⅰ冷卻塔M12風(fēng)機(jī)安全開關(guān)輔助接點(diǎn)受潮嚴(yán)重，導(dǎo)致輔助接點(diǎn)電源接地，進(jìn)而造成其上級(jí)開關(guān)5QF26跳閘。

銀川東站技術(shù)人員針對(duì)膠東站閉鎖原因，對(duì)本站外冷系統(tǒng)進(jìn)行深入的隱患排查，發(fā)現(xiàn)本站也存在類似問題。發(fā)現(xiàn)該重大隱患后，立即情況反映給國(guó)網(wǎng)生技部，該隱患在10月21日停電檢修得到治理。

2.2 銀川東站外冷系統(tǒng)24 V信號(hào)電源隱患分析

銀川東站外風(fēng)冷控制系統(tǒng)A、B共用一路24 V信號(hào)電源，如圖1所示。

該24 V信號(hào)電源由唯一的空開7QF18控制，如圖2所示。

該信號(hào)回路中有信號(hào)112個(gè)，如表1所示，包括交流電源合閘、直流電源合閘、變頻器運(yùn)等重要信號(hào)，其中安全開關(guān)合閘、振動(dòng)開關(guān)告警等信號(hào)在戶外，一旦回路上出現(xiàn)接地等故障，會(huì)導(dǎo)致7QF18空開跳閘，則外冷控制系統(tǒng)A、B的采用常開接點(diǎn)（正常時(shí)接點(diǎn)閉合）的開入信號(hào)全部丟失，這會(huì)導(dǎo)致PLC采集不到交流電源合閘、變頻器運(yùn)行、直流電源合閘等重要信號(hào)，會(huì)導(dǎo)致PCL判斷交流電源故障、變頻器故障，失去對(duì)變頻器的控制，失去外冷系統(tǒng)冷卻能力，進(jìn)而導(dǎo)致直流閉鎖[9]。

外風(fēng)冷24 V開入信號(hào)共有112個(gè)（見表1），我們將上述信號(hào)按重要等級(jí)分位3類，第1類是緊急信號(hào)，此類信號(hào)丟失會(huì)影響到外冷系統(tǒng)正常運(yùn)行，進(jìn)而造成直流閉鎖；第2類是重要信號(hào)，此類信號(hào)丟失也會(huì)影響外冷系統(tǒng)運(yùn)行，但是可以通過其他手段防止直流閉鎖；第3類為一般信號(hào)，此類信號(hào)丟失不會(huì)造成外冷系統(tǒng)正常運(yùn)行[8]。信號(hào)具體分類見表2。

3 銀川東站閥外冷24 V開入信號(hào)整改方案

綜上所述，為了防止單一開關(guān)故障導(dǎo)致所有開入信號(hào)丟失，首先將室外設(shè)備的告警信號(hào)（一般信號(hào)）去除，即去掉“安全開關(guān)合閘”和“振動(dòng)開關(guān)報(bào)警”信號(hào)；其次，將剩余DC 24 V信號(hào)開入分成3組，即增加兩個(gè)空開7QF28和7QF29，與原有的7QF18空開承擔(dān)所有的開入信號(hào)[10]。

圖1 24 V開入信號(hào)回路圖Fig.1 The 24 V signal circuit diagram

圖2 24 V開入信號(hào)電源回路Fig.2 The 24 V signal power circuit diagram

表1 外風(fēng)冷24 V開入信號(hào)電源所帶負(fù)荷表（112個(gè)）Tab.1 Loads of the 24 V signal power of the valve cooling system(112)

表2 外冷系統(tǒng)信號(hào)分類Tab.2 The signal classification of the valve cooling system

1）7QF28：第1組風(fēng)機(jī)（變頻器2U1～2U3，3U1～3U3所對(duì)應(yīng)的12臺(tái)風(fēng)機(jī)）開入信號(hào)和1#交流電源開入信號(hào)；

2）7QF29：第2組風(fēng)機(jī)（變頻器4U1～4U3，5U1～5U3所對(duì)應(yīng)的12臺(tái)風(fēng)機(jī)）開入信號(hào)和2#交流電源開入信號(hào)；

3）7QF18：其他原有開入信號(hào)。

改動(dòng)后的外冷24 V信號(hào)電源配置見表3。

實(shí)驗(yàn)方案見表4。

可以看出，改造后的邏輯更為科學(xué)有效，無(wú)論3路開入信號(hào)丟失哪一路，都會(huì)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，進(jìn)而保證冷卻能力。尤其是當(dāng)重要開入信號(hào)（變頻器運(yùn)行、交流電源投入等）丟失，PLC會(huì)強(qiáng)制啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的12臺(tái)風(fēng)機(jī)保證進(jìn)閥溫度不會(huì)過高。并且PLC不再參與控制交流電源切換，無(wú)論哪一路交流開入信號(hào)丟失，該路交流電源接觸器都保持閉合，不會(huì)再發(fā)生類似于膠東站開入信號(hào)丟失導(dǎo)致PLC誤切交流接觸器的隱患。

表3 改造后負(fù)荷分配表Tab.3 The load allocation after the transformation

表4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方案Tab.4 The field test program

4 結(jié)論

本文就膠東換流站由于外冷24 V開入信號(hào)丟失導(dǎo)致直流閉鎖進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)銀川東換流站進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)類似問題并提出解決問題的辦法和最后的試驗(yàn)方案，為杜絕其他換流站出現(xiàn)類似問題提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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[6]國(guó)家電網(wǎng)公司運(yùn)維檢修部.直流換流站歷年事故匯編[R].北京，2011：1-2.

[7]國(guó)家電網(wǎng)公司運(yùn)維檢修部.直流換流站運(yùn)維技能培訓(xùn)教材閥冷卻系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012：115-116.

[8]胡錦根，劉東，代海濤，等.2011年08月30日膠東換流變電站閥外冷系統(tǒng)故障引起極1閉鎖分析報(bào)告[R].青島：國(guó)網(wǎng)運(yùn)行分公司青島管理處，2011：1-2.

[9]韋鵬.針對(duì)2011年08月30日膠東換流變電站直流閉鎖銀川東換流站采取的反措[R].銀川：國(guó)網(wǎng)運(yùn)行分公司銀川管理處，2011：1-2.

[10]張斌.銀川東換流站外風(fēng)冷信號(hào)改造及實(shí)驗(yàn)方案[R].銀川：國(guó)網(wǎng)運(yùn)行分公司銀川管理處，2011：2-3.