基于换流站阀中问题的解决方法进行分析

高竟淇

[摘 要]针对某换流站水冷系统的隐患进行了分析和排查，提出了相应的整改和应对措施，有力地保证了该换流站水冷系统的安全运行，相关的经验可供其他换流站水冷系统运行参考。

[关键词]换流站；水冷系统；隐患分析；治理措施

中图分类号：TM743 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）25-0321-01

换流站是高压直流输电的一种特殊方式，是将高压直流输电的整流站和逆变站合并在一个换流站内，在同一处完成将换流站交流变直流，再由直流变交流的换流装置。其整流和逆变的结构、交流侧的设施与高压直流输电完全一样，具有常规高压直流输电的最基本的优点，可实现异步联网，较好地实现不同交流电压的电网互联，将两个交流同步电网隔离，能有效地隔断各互联的交流同步网间的相互影响，限制短路电流，且联络线功率控制简单，调度管理方便。水冷系统作为换流站的重要组成部分，其安全、可靠运行对换流站的正常工作具有重要影响，本文分析了某换流站阀水冷系统存在的隐患并提出了相应的治理措施。

一、换流站阀水冷系统

1.换流阀

该站换流器采用双桥12脉动换流原理，悬吊式双重阀塔结构。每极阀厅内悬吊6个双重阀塔。每个双重阀塔用悬吊式绝缘子吊在钢梁上，空气绝缘，用去离子水循环冷却。阀厅空调控制阀厅内的温度和湿度在规定范围，保持阀厅为微正压和空气洁净。每个双重阀塔包含8层，由两个单阀组成，每个单阀包含4个阀层，有15个可控硅组件。从下往上第1，2，3，6，7，8阀层有4个可控硅组件和4个电抗器组件。第4，5阀层有3个可控硅组件和3个电抗器组件。每个可控硅组件由6个可控硅和与之并串联的均压电阻、电容组成，每个可控硅位于两个铝制散热器之间，6个可控硅和7个散热器被两个压力为135k N夹件压在一起。

2.水冷系统

换流站每极可控硅阀配置一套独立的水冷却系统。该系统由两个冷却循环系统组成：一是内冷水循环系统，通过低含氧量的去离子水对阀进行冷却；二是外冷水循环系统，通过冷却塔对内冷水进行冷却。阀水冷却系统的运行、控制、保护和监视由阀冷却控制和保护系统完成。

内冷水系统主要由主循环泵、补水泵、主通道过滤器、去离子交换器、脱氧罐、膨胀罐、补水箱、氮气罐、旁通阀等组成。外冷水系统主要由喷淋泵、排水泵、外冷水循环过滤器、冷却塔及其风扇、化学药剂容器、平衡水池等组成。

平衡水池和喷淋泵、冷却塔一起组成外冷水循环系统。平衡水池的补充水取自工业消防水池，通过工业泵直接注入到平衡水池内，以防止喷淋水的蒸发和泄漏。其中内冷水区域中使用的是去氧去离子水，内冷水系统是密闭的，如需补充水需用专用储水罐补充。阀冷却系统正常运行时应保证内冷水进水水温不超过51.9℃，出水水温不超过63.3℃，电导率不超过0.1μs/cm，含氧量不超过200ppb。

二、阀水冷系统隐患分析

1.主水回路隐患

在阀水冷系统的主回路中，最容易出现的问题是泄漏或渗漏了内冷水而引起的泄漏保护动作。如长期运行的压力传感器的前端阀门，由于松动会导致内冷水的轻微泄漏，松动没有被改善则内冷水将持续快速泄漏，同时考虑到在冬季时温差变化非常大，由于热胀冷缩内冷水的水位会有一定变化，因此，在换流站运行时应按固定时间定期记录内冷水水位，如发现异常情况需立即进行排查，在一年一度的检修期间还应对相关的阀门进行检查紧固。该换流站阀水冷系统采用调频器控制主泵和冷却塔风机转速，根据变流站运行操作的经验，变频器的工作异常往往是由于温度过高或内部灰尘多而导致的，这样就会带来主泵工作异常或冷却塔风机工作异常的情况，直接导致直流系统闭锁。为避免上述异常运行情况的发生，内冷水房需保持低温和清洁，变频器温度指示计应定期被检查、变频器过滤网应定期被更换。

2.传感器系统隐患

一般换流站的传感器都是双重化的配置，其中一个传感器的测量错误不会使水冷系统出现保护出口跳闸的故障，但从防止传感器测量出错而带来的水冷控制功能错误的角度出发，如内冷水温度、流量、主泵前后水压力测量出错等导致的主回路输入量的错误，由于内冷水流量的误测量使得测量值低于报警值，内冷水主泵进行了频繁的异常切换，严重时则可能导致直流系统闭锁；同时还要防止磁性材料制造的传感器由于磁性物质导致的测量出错，如水位传感器等。

3.控制系统隐患

从换流站的安全性角度考虑，换流站中的阀水冷控制保护系统的电子设备对环境温度和清洁要求较高，因此必须保证控制保护设备的运行环境。在通常的情况下，换流站阀水冷控制保护都有两套系统，两套系统之间需要联络通信。通信系统的可靠性直接关系到保护系统能否可靠运行，若两套通信系统设计不合理，则通讯故障后可能会出现两套系统都退出运行状态导致直流系统闭锁的情况，同时避免由于软件设计错误带来的单一控制保护元件故障导致的直流系统闭锁。

三、整改和应对措施

1.塔挡板治理措施

通常情况下，换流站的每个冷却塔的顶部都有一个挡板，其运行情况如下：冷却塔退出运行时，挡板自动关闭以防止杂物落入冷却塔；冷却塔投入运行时，挡板首先被打开，然后在启动相关的设备。挡板运行的主要问题是由于从关闭状态到打开状态需要一定的时间，若交流电源丢失，则挡板应自动关闭，其恢复后挡板完全打开需要耗时40～60s，在此期间冷却塔内的设备不会启动，内冷水系统将无法散热从而导致水冷系统过热，直接威胁直流系统的运行。应在检修期间对挡板进行改造，短接挡板的分开信号，这样控制保护系统就会长期检测到挡板处于分开的位置，冷却塔内相应的设备可以立即启动，避免了因延迟启动带来的温度过高问题。

2.主泵变频器的谐波治理

换流站的两套水冷控制保护系统的软件中有检测控制保护板卡故障的功能，正确的设计方案是：若一套水冷控制保护系统检测板卡故障，应触发严重故障告警信号，值班操作人员进行操作以使这套保护系统退出运行，使得出口跳闸的命令无效。而原软件中的设计为当一套水冷控制保护系统检测板卡故障时，闭锁直流系统信号和触发严重故障信号将会同时发出，因此，在控制保护板卡故障后，闭锁直流系统将会被封锁，这样，单一的保护板卡故障就直接导致了直流系统闭锁。

应将相关的软件程序进行修改，新程序实现的功能为：当一套水冷控制保护系统检测板卡故障时，先触发严重警告信号退出这套保护系统，增加一段延时后再发出闭锁直流系统命令，相当于屏蔽了闭锁直流命令，避免由单一保护控制板卡故障带来的直流系统闭锁事故。

四、结束语

换流站阀水冷却系统由于设计过程复杂，阀门、旋转设备等装置所含的传感器多，对交流供电和系统的运行环境要求高，且在直流系统闭锁中阀水冷系统故障所占的比率较大，因此应加强对阀水冷系统的隐患分析和治理，保证换流站的安全、可靠运行。

参考文献

[1] 姚其新，饶洪林.换流站阀水冷系统隐患分析及治理[J].华中电力. 2010（05）.