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(guān)的經(jīng)驗可供其他換流站水冷系統(tǒng)運行參考。

[關(guān)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(nèi)，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(jié)構(gòu)、交流側(cè)的設(shè)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(luò)線功率控制簡單，調(diào)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(jié)構(gòu)。每極閥廳內(nèi)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(diào)控制閥廳內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)，以防止噴淋水的蒸發(fā)和泄漏。其中內(nèi)冷水區(qū)域中使用的是去氧去離子水，內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)冷水的輕微泄漏，松動沒有被改善則內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(guān)的閥門進行檢查緊固。該換流站閥水冷系統(tǒng)采用調(diào)頻器控制主泵和冷卻塔風機轉(zhuǎn)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)冷水流量的誤測量使得測量值低于報警值，內(nèi)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(zhì)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(shè)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(shè)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(luò)通信。通信系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到保護系統(tǒng)能否可靠運行，若兩套通信系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(guān)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(guān)的設(shè)備。擋板運行的主要問題是由于從關(guān)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(guān)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(nèi)的設(shè)備不會啟動，內(nèi)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(nèi)相應的設(shè)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(shè)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(shè)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(guān)的軟件程序進行修改，新程序?qū)崿F(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(jié)束語

換流站閥水冷卻系統(tǒng)由于設(shè)計過程復雜，閥門、旋轉(zhuǎn)設(shè)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）.