基于換流站閥中問題的解決方法進行分析

高竟淇

[摘 要]針對某換流站水冷系統(tǒng)的隱患進行了分析和排查，提出了相應的整改和應對措施，有力地保證了該換流站水冷系統(tǒng)的安全運行，相關的經(jīng)驗可供其他換流站水冷系統(tǒng)運行參考。

[關鍵詞]換流站；水冷系統(tǒng)；隱患分析；治理措施

中圖分類號：TM743 文獻標識碼：B 文章編號：1009-914X（2016）25-0321-01

換流站是高壓直流輸電的一種特殊方式，是將高壓直流輸電的整流站和逆變站合并在一個換流站內，在同一處完成將換流站交流變直流，再由直流變交流的換流裝置。其整流和逆變的結構、交流側的設施與高壓直流輸電完全一樣，具有常規(guī)高壓直流輸電的最基本的優(yōu)點，可實現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)，較好地實現(xiàn)不同交流電壓的電網(wǎng)互聯(lián)，將兩個交流同步電網(wǎng)隔離，能有效地隔斷各互聯(lián)的交流同步網(wǎng)間的相互影響，限制短路電流，且聯(lián)絡線功率控制簡單，調度管理方便。水冷系統(tǒng)作為換流站的重要組成部分，其安全、可靠運行對換流站的正常工作具有重要影響，本文分析了某換流站閥水冷系統(tǒng)存在的隱患并提出了相應的治理措施。

一、換流站閥水冷系統(tǒng)

1.換流閥

該站換流器采用雙橋12脈動換流原理，懸吊式雙重閥塔結構。每極閥廳內懸吊6個雙重閥塔。每個雙重閥塔用懸吊式絕緣子吊在鋼梁上，空氣絕緣，用去離子水循環(huán)冷卻。閥廳空調控制閥廳內的溫度和濕度在規(guī)定范圍，保持閥廳為微正壓和空氣潔凈。每個雙重閥塔包含8層，由兩個單閥組成，每個單閥包含4個閥層，有15個可控硅組件。從下往上第1，2，3，6，7，8閥層有4個可控硅組件和4個電抗器組件。第4，5閥層有3個可控硅組件和3個電抗器組件。每個可控硅組件由6個可控硅和與之并串聯(lián)的均壓電阻、電容組成，每個可控硅位于兩個鋁制散熱器之間，6個可控硅和7個散熱器被兩個壓力為135k N夾件壓在一起。

2.水冷系統(tǒng)

換流站每極可控硅閥配置一套獨立的水冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)由兩個冷卻循環(huán)系統(tǒng)組成：一是內冷水循環(huán)系統(tǒng)，通過低含氧量的去離子水對閥進行冷卻；二是外冷水循環(huán)系統(tǒng)，通過冷卻塔對內冷水進行冷卻。閥水冷卻系統(tǒng)的運行、控制、保護和監(jiān)視由閥冷卻控制和保護系統(tǒng)完成。

內冷水系統(tǒng)主要由主循環(huán)泵、補水泵、主通道過濾器、去離子交換器、脫氧罐、膨脹罐、補水箱、氮氣罐、旁通閥等組成。外冷水系統(tǒng)主要由噴淋泵、排水泵、外冷水循環(huán)過濾器、冷卻塔及其風扇、化學藥劑容器、平衡水池等組成。

平衡水池和噴淋泵、冷卻塔一起組成外冷水循環(huán)系統(tǒng)。平衡水池的補充水取自工業(yè)消防水池，通過工業(yè)泵直接注入到平衡水池內，以防止噴淋水的蒸發(fā)和泄漏。其中內冷水區(qū)域中使用的是去氧去離子水，內冷水系統(tǒng)是密閉的，如需補充水需用專用儲水罐補充。閥冷卻系統(tǒng)正常運行時應保證內冷水進水水溫不超過51.9℃，出水水溫不超過63.3℃，電導率不超過0.1μs/cm，含氧量不超過200ppb。

二、閥水冷系統(tǒng)隱患分析

1.主水回路隱患

在閥水冷系統(tǒng)的主回路中，最容易出現(xiàn)的問題是泄漏或滲漏了內冷水而引起的泄漏保護動作。如長期運行的壓力傳感器的前端閥門，由于松動會導致內冷水的輕微泄漏，松動沒有被改善則內冷水將持續(xù)快速泄漏，同時考慮到在冬季時溫差變化非常大，由于熱脹冷縮內冷水的水位會有一定變化，因此，在換流站運行時應按固定時間定期記錄內冷水水位，如發(fā)現(xiàn)異常情況需立即進行排查，在一年一度的檢修期間還應對相關的閥門進行檢查緊固。該換流站閥水冷系統(tǒng)采用調頻器控制主泵和冷卻塔風機轉速，根據(jù)變流站運行操作的經(jīng)驗，變頻器的工作異常往往是由于溫度過高或內部灰塵多而導致的，這樣就會帶來主泵工作異?；蚶鋮s塔風機工作異常的情況，直接導致直流系統(tǒng)閉鎖。為避免上述異常運行情況的發(fā)生，內冷水房需保持低溫和清潔，變頻器溫度指示計應定期被檢查、變頻器過濾網(wǎng)應定期被更換。

2.傳感器系統(tǒng)隱患

一般換流站的傳感器都是雙重化的配置，其中一個傳感器的測量錯誤不會使水冷系統(tǒng)出現(xiàn)保護出口跳閘的故障，但從防止傳感器測量出錯而帶來的水冷控制功能錯誤的角度出發(fā)，如內冷水溫度、流量、主泵前后水壓力測量出錯等導致的主回路輸入量的錯誤，由于內冷水流量的誤測量使得測量值低于報警值，內冷水主泵進行了頻繁的異常切換，嚴重時則可能導致直流系統(tǒng)閉鎖；同時還要防止磁性材料制造的傳感器由于磁性物質導致的測量出錯，如水位傳感器等。

3.控制系統(tǒng)隱患

從換流站的安全性角度考慮，換流站中的閥水冷控制保護系統(tǒng)的電子設備對環(huán)境溫度和清潔要求較高，因此必須保證控制保護設備的運行環(huán)境。在通常的情況下，換流站閥水冷控制保護都有兩套系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)之間需要聯(lián)絡通信。通信系統(tǒng)的可靠性直接關系到保護系統(tǒng)能否可靠運行，若兩套通信系統(tǒng)設計不合理，則通訊故障后可能會出現(xiàn)兩套系統(tǒng)都退出運行狀態(tài)導致直流系統(tǒng)閉鎖的情況，同時避免由于軟件設計錯誤帶來的單一控制保護元件故障導致的直流系統(tǒng)閉鎖。

三、整改和應對措施

1.塔擋板治理措施

通常情況下，換流站的每個冷卻塔的頂部都有一個擋板，其運行情況如下：冷卻塔退出運行時，擋板自動關閉以防止雜物落入冷卻塔；冷卻塔投入運行時，擋板首先被打開，然后在啟動相關的設備。擋板運行的主要問題是由于從關閉狀態(tài)到打開狀態(tài)需要一定的時間，若交流電源丟失，則擋板應自動關閉，其恢復后擋板完全打開需要耗時40～60s，在此期間冷卻塔內的設備不會啟動，內冷水系統(tǒng)將無法散熱從而導致水冷系統(tǒng)過熱，直接威脅直流系統(tǒng)的運行。應在檢修期間對擋板進行改造，短接擋板的分開信號，這樣控制保護系統(tǒng)就會長期檢測到擋板處于分開的位置，冷卻塔內相應的設備可以立即啟動，避免了因延遲啟動帶來的溫度過高問題。

2.主泵變頻器的諧波治理

換流站的兩套水冷控制保護系統(tǒng)的軟件中有檢測控制保護板卡故障的功能，正確的設計方案是：若一套水冷控制保護系統(tǒng)檢測板卡故障，應觸發(fā)嚴重故障告警信號，值班操作人員進行操作以使這套保護系統(tǒng)退出運行，使得出口跳閘的命令無效。而原軟件中的設計為當一套水冷控制保護系統(tǒng)檢測板卡故障時，閉鎖直流系統(tǒng)信號和觸發(fā)嚴重故障信號將會同時發(fā)出，因此，在控制保護板卡故障后，閉鎖直流系統(tǒng)將會被封鎖，這樣，單一的保護板卡故障就直接導致了直流系統(tǒng)閉鎖。

應將相關的軟件程序進行修改，新程序實現(xiàn)的功能為：當一套水冷控制保護系統(tǒng)檢測板卡故障時，先觸發(fā)嚴重警告信號退出這套保護系統(tǒng)，增加一段延時后再發(fā)出閉鎖直流系統(tǒng)命令，相當于屏蔽了閉鎖直流命令，避免由單一保護控制板卡故障帶來的直流系統(tǒng)閉鎖事故。

四、結束語

換流站閥水冷卻系統(tǒng)由于設計過程復雜，閥門、旋轉設備等裝置所含的傳感器多，對交流供電和系統(tǒng)的運行環(huán)境要求高，且在直流系統(tǒng)閉鎖中閥水冷系統(tǒng)故障所占的比率較大，因此應加強對閥水冷系統(tǒng)的隱患分析和治理，保證換流站的安全、可靠運行。

參考文獻

[1] 姚其新，饒洪林.換流站閥水冷系統(tǒng)隱患分析及治理[J].華中電力. 2010（05）.