鵝城換流站非電量保護熱工裝置及檢修校驗策略

范源，李一平

(國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007)

1 非電量保護熱工設(shè)置介紹

1.1 非電量保護

1)溫度:包括換流變主體及繞組、外冷水冷卻塔出水溫度保護、極Ⅰ換流閥晶閘管結(jié)溫保護等16個測點 (涉及跳閘及閉鎖極)，站用變本體油面油溫保護、內(nèi)冷水閥出水溫度等9個測點 (涉及報警、降低功率或切換系統(tǒng)工作)。

2)壓力:包括內(nèi)冷水閥流量保護 (壓力差)等4個測點 (涉及跳閘及閉鎖極)，包括換流變分接頭OLTC1壓力繼電器保護、內(nèi)冷水閥水壓力保護等4個測點 (涉及報警信號)。

3)流量:內(nèi)冷水閥進水、出水流量等2個測點 (涉及跳閘及閉鎖極)，換流變本體冷卻器油流指示報警、平波電抗器冷卻器油流指示報警等10個測點 (涉及報警信號)。

4)SF6密度:包括換流變閥側(cè)a，b套管SF6密度繼電器保護等6個測點 (涉及跳閘及閉鎖極)，交直流斷路器共有72塊SF6密度繼電器 (涉及閉鎖斷路器)。

5)瓦斯繼電器:包括換流變本體瓦斯保護、網(wǎng)側(cè)A套管和閥側(cè)a，b套管瓦斯保護等12個瓦斯繼電器報警和跳閘信號。

6)其它熱工非電量保護:包括閥泄漏保護(突變量)、閥水位開關(guān)保護泄漏保護等4個保護跳閘信號，換流變本體壓力釋放保護、換流變油枕油位報警、換流變油枕泄漏報警、油流指示報警、閥泄漏保護 (24 h)等23個保護報警信號。

1.2 特殊非電量保護

鵝城換流站換流變繞組溫度監(jiān)測及風(fēng)冷系統(tǒng)控制、閥水冷控制保護系統(tǒng)是與普通變電站的非電量保護系統(tǒng)有著巨大差異的系統(tǒng)，了解其工作原理有利于正確實施校驗和檢修工作。

1)繞組溫度監(jiān)控裝置

不同于一般的繞組溫度計由壓力式油溫表疊加二次電流加熱補償溫度的工作原理，鵝城換流站換流變繞組溫度是根據(jù)環(huán)境溫度補償原理，以變壓器油溫 (由Pt100鉑電阻溫度計測得)為基礎(chǔ)，電流互感器二次側(cè)電流流過加熱電阻，產(chǎn)生補償溫度。頂部油溫與補償值相加即為繞組熱點溫度。指示值對電流變化的延遲時間為9 min，與繞組本身的時間常量一致。在補償回路串有可調(diào)電阻，通過調(diào)節(jié)電阻，可正確指示繞組溫度值。加熱元件和調(diào)節(jié)元件均在傳感器里，同時它有4個節(jié)點，可設(shè)為各自獨立。

為了調(diào)節(jié)電流，在控制柜中安裝了1個可調(diào)并聯(lián)電阻器。而對于頂層油溫的遠(yuǎn)方指示，則不必連接內(nèi)部加熱電阻。

繞組溫度遠(yuǎn)傳送入站控系統(tǒng)后，由站控系統(tǒng)根據(jù)溫度值判斷后控制散熱風(fēng)扇的啟停和超溫報警，而不是像一般的變電站由繞組溫度計內(nèi)部接點直接控制，這是鵝城換流站與湖南省其它變電站的變壓器繞組溫度測量及控制告警的主要區(qū)別。

2)閥水冷控制和保護系統(tǒng) (CCP)

閥水冷控制和保護系統(tǒng)是直流換流站特有的系統(tǒng)，是智能化的分布式I/O系統(tǒng)，不設(shè)主機，所有的控制保護功能通過PS830板上的處理器來實現(xiàn)。整個CCP系統(tǒng)是冗余設(shè)計，從傳感器到控制柜，全部為雙重化布置，如圖1所示。CCP A與CCP B之間的通信和切換通過其內(nèi)部的CAN總線，即CAN4來實現(xiàn)，CAN4在2個CCP柜間用PS832板連接起來。CCP系統(tǒng)的切換是完全獨立的，與PCP系統(tǒng) (極控系統(tǒng))沒有關(guān)系，故障信息和報警跳閘指令是通過PS831板傳至PCP。

圖1 CCP的結(jié)構(gòu)示意圖

CCP的主要功能:監(jiān)視并限制冷卻水水溫;監(jiān)視并限制冷卻水電導(dǎo)率;監(jiān)視膨脹箱水位，檢測水系統(tǒng)泄漏;監(jiān)視冷卻器風(fēng)扇是否正常;監(jiān)視加熱器是否正常;監(jiān)視所有I/O板的運行情況。

CCP保護配置:水冷系統(tǒng)保護設(shè)置在2塊保護板上，可利用電阻箱、毫安信號發(fā)生器等標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備模擬溫度 (電阻信號)、壓力 (mA電流信號)等傳感器信號對PS868板卡各測量回路進行校驗，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)及板卡參數(shù)進行板卡調(diào)校和更換。

①第1套保護板主要有以下功能:溫度保護:測量閥進水溫度;流量保護:測量主回路的流量;泄漏保護:有2個部分，微分部分可以檢測較嚴(yán)重的泄漏情況，24 h部分測量24 h內(nèi)總的泄漏量，可以檢測到輕微的泄漏情況。

②第2套保護板主要有以下功能:溫度保護:測量閥出水溫度;流量保護:通過測量閥進水處、出水處和膨脹箱之間的壓力差來檢測流量是否正常;壓力保護:測量膨脹箱壓力;水位保護:測量膨脹箱水位。

2 非電量保護熱工儀表校驗條件

從已有的設(shè)備和資質(zhì)來看，國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司已具備SF6密度繼電器現(xiàn)場校驗的設(shè)備和能力，有溫度計現(xiàn)場比對和實驗室檢定及瓦斯繼電器、壓力釋放閥、速動油壓繼電器實驗室校驗?zāi)芰?。壓力傳感器具有部分量程的校驗?zāi)芰?，但要保證覆蓋全部工作面還需擴展低壓量程。流量計沒有有效的校驗設(shè)備，只有國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院的超聲波流量計可以作為比對設(shè)備。油位計、水位計等液位計是使用壓力傳感器測量，壓力量程較低，通過擴充國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司的壓力標(biāo)準(zhǔn)器量程，則可以開展校驗工作。

鵝城換流站目前沒有配置用于熱工儀表校驗的儀器設(shè)備，人員也沒有經(jīng)過熱工儀表校驗方面的考證培訓(xùn)，目前該站的熱工儀表校驗工作只能依靠國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司及國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院。

3 非電量保護熱工裝置的校驗策略

3.1 溫度類儀表

采取定期校驗與比對的方法。新購置的溫度儀表及定期檢定的溫度儀表可采用實驗室檢定的方法，經(jīng)檢定合格后再在現(xiàn)場安裝。該方式準(zhǔn)確度高，能正確地反映儀表的性能，但耗時較長，對現(xiàn)場工作響應(yīng)周期長，不便于短期檢修工作的安排。

現(xiàn)場測試可使用國網(wǎng)湖南電力公司檢修公司配置的便攜式恒溫槽進行測試，例行檢查則主要采取同一測量點冗余配置的2個測量儀表進行比對的方法。這2種方法由于測量準(zhǔn)確度難以保證，只能用于判斷元器件的工作狀態(tài)是否正常，不能用于給測溫儀表定級和驗收。

3.2 壓力類儀表

鵝城換流站的壓力類儀表主要為常見的壓力變送器，可由國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司攜帶壓力標(biāo)準(zhǔn)儀器到鵝城換流站進行校驗，但需增添一些低量程 (2 MPa以下)的壓力標(biāo)準(zhǔn)儀器 (主要用于液位傳感器校驗)，同時應(yīng)將壓力儀表的轉(zhuǎn)接頭配置齊全，以免出現(xiàn)接口不對應(yīng)無法校驗的情況。

3.3 流量儀表

一般由國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院攜帶經(jīng)檢定的超聲波流量計到現(xiàn)場進行流量儀表比對測試。但由于鵝城換流站閥水冷系統(tǒng)管路比較復(fù)雜、密集，只有少數(shù)部位適合超聲波流量計的安裝，因此需做好比對選點工作。

對超聲波流量計進行比對發(fā)現(xiàn)問題時，可將流量計拆卸下來送地方計量檢定部門檢定復(fù)核，但此種方式對管路密封破壞較大，國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司也未開展過此類設(shè)備的拆裝，在沒有掌握正確的回裝技術(shù)前暫不建議使用。

3.4 SF6密度繼電器

只要現(xiàn)場的SF6密度繼電器具有與本體隔離的閥門、逆止閥等截斷裝置，就可以依據(jù)檢定規(guī)程要求現(xiàn)場開展相關(guān)校驗工作，工作的難點在于密度繼電器的拆裝，需注意細(xì)致工作，防止氣體泄露。

3.5 瓦斯繼電器

瓦斯繼電器的校驗設(shè)備屬于不可移動的大型設(shè)備，目前鵝城換流站的瓦斯繼電器校驗只能采取拆卸下來送國網(wǎng)湖南電力公司檢修公司校驗的方式。此種方式耗時長，設(shè)備運送路途遙遠(yuǎn)，對瓦斯繼電器可能造成破壞，可考慮由換流站配置瓦斯繼電器校驗臺就地進行校驗。

3.6 其它非電量保護儀表

壓力釋放閥、速動油壓繼電器的校驗方式同瓦斯繼電器，在鵝城換流站未配置相應(yīng)校驗標(biāo)準(zhǔn)的情況下只能送國網(wǎng)湖南電力公司檢修公司校驗，耗時較長。

4 結(jié)束語

熱工專業(yè)全面介入直流換流站的檢修工作，面臨很多新的課題需要解決。定期工作制度、工作分工、工作規(guī)范等還需要進一步完善，標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)還需要更加精細(xì)化。