探討特高壓換流站閥冷系統(tǒng)隱患分析及整改措施

郎作云

【摘 ?要】對于特高壓換流站閥冷系統(tǒng)中的冷水流動量以及水池中的壓力、水位、冗余等系統(tǒng)的傳感器在電源監(jiān)控和電壓監(jiān)控繼電器中出現(xiàn)的安全問題。本文主要針對閥冷系統(tǒng)的西河北以及運行規(guī)律展開研究，并對其中的一些隱患提出了相關(guān)解決方案。

【關(guān)鍵詞】特高壓;換流站;閥冷系統(tǒng)

引言

在高壓換流站中，換流閥有著重要的作用，它是換流站能夠做到交流電與直流電相互轉(zhuǎn)換的重要構(gòu)件，一般情況下，平均電流在3700A左右，不過若是運作時間較長，則會出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象。而閥冷系統(tǒng)有著優(yōu)秀的降溫作用，保證換流閥能夠在正常溫度下運行?？扇绻y冷系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，那么會導(dǎo)致直流輸配電體系發(fā)生故障，對主網(wǎng)架的運作造成嚴(yán)重的影響。

一、閥冷系統(tǒng)的概念

在閥冷系統(tǒng)中，主要結(jié)構(gòu)分為水冷和閥冷控制兩個系統(tǒng)。水冷系統(tǒng)也分為內(nèi)外兩個水冷系統(tǒng)，外水冷系統(tǒng)通過冷卻內(nèi)冷水的方式進行降溫處理，并且外水冷系統(tǒng)是循環(huán)式系統(tǒng)。而內(nèi)水冷系統(tǒng)通過為換流閥供給冷卻用水，將換流閥在工作過程中所產(chǎn)生的熱量進行吸收，保證換流閥能夠在正常的溫度下運作，與外冷水系統(tǒng)不同，內(nèi)冷水系統(tǒng)是一種封閉式的單循環(huán)系統(tǒng)。

閥冷控制系統(tǒng)主要工作便是監(jiān)測、管理、防護和警報。對系統(tǒng)中的內(nèi)冷水水量、水溫、水壓以及外冷水的水溫水量等數(shù)據(jù)還有一些相關(guān)設(shè)備進行運行狀況的監(jiān)測。使相關(guān)水冷設(shè)備能夠高效地運作，如果水冷系統(tǒng)的一些參數(shù)出現(xiàn)了異常，那么可以及時發(fā)起警報，并且對水冷系統(tǒng)的出口進行保護。閥冷系統(tǒng)和控制體系中的工作狀態(tài)通過警報系統(tǒng)進行上報?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要為SIMAT-IC S7構(gòu)建而成。電源組件西門子405為整個系統(tǒng)供給直流電，而中央處理組件則對電流的輸出和輸入進行判別與管控以及自我診斷。輸入組件與輸出組件主要把模擬量與開關(guān)量進行輸入或者從中央處理部分進行輸出，并行通信組件西門子IM153和西門子IM157，以此來做到兩個系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸同步進行。

二、閥冷系統(tǒng)的一些隱患

閥冷系統(tǒng)對內(nèi)冷水的水溫、水流、出水壓力等進行監(jiān)管。通過對于閥冷系統(tǒng)設(shè)備的運行規(guī)律分析，發(fā)現(xiàn)了閥冷系統(tǒng)中出現(xiàn)的一些隱患。

（一）傳感器中存在的隱患

在閥冷系統(tǒng)中，一般使用流量傳感器B100來作為內(nèi)冷水流量監(jiān)視設(shè)備。閥冷系統(tǒng)壓力傳感器B106和 B107則可以用來對冷水輸送系統(tǒng)的壓力進行監(jiān)視。不過傳感器B107只有在傳感器B100出現(xiàn)問題無法工作之后才會被閥冷系統(tǒng)所使用。如果傳感器出現(xiàn)問題并導(dǎo)致水冷系統(tǒng)的水流量和輸送系統(tǒng)壓力的相關(guān)參數(shù)出現(xiàn)異常，并且超出安全范圍之后，會致使跳閘的現(xiàn)象發(fā)生，對直流輸送造成嚴(yán)重的影響。因為閥內(nèi)冷系統(tǒng)只有一個傳感器出口，所以一旦流量和壓力異常，導(dǎo)致傳感器出現(xiàn)問題則可能致使閥冷系統(tǒng)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。

閥外冷系統(tǒng)傳感器。外冷水池水位傳感器也是采用的單傳感器方式，如果水池中的水位下降到一定程度，那么系統(tǒng)會自動補充所使用掉的外冷水。而如果傳感器出現(xiàn)故障，比如測量值偏高或偏低，對于外冷水的管控功能出現(xiàn)問題，補水系統(tǒng)將不會進行補水。這種現(xiàn)象會直接導(dǎo)致當(dāng)水池中的外冷水使用完后，極易出現(xiàn)噴淋泵損壞現(xiàn)象，并且對于內(nèi)冷水的使用效果也產(chǎn)生了一定程度的影響，可能會導(dǎo)致內(nèi)冷水的水文過高進而致使跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn)[1]。

（二）硬件回路中出現(xiàn)的一些隱患

閥冷系統(tǒng)的跳閘出口回路使單機電回路如果繼電器出現(xiàn)故障，那么則會出現(xiàn)閥組跳閘的情況發(fā)生。在直流電源監(jiān)管回路中，如果監(jiān)管回路檢測出雙匯電源出現(xiàn)問題的話，那么會直接出現(xiàn)跳閘，在設(shè)計過程中存在的不足，直流電源監(jiān)管回路由F08和F04進行供電。空開F04輔助接點和監(jiān)管回路1連接，而空開F08輔助接點則和監(jiān)管回路2相連接。如果F04與監(jiān)管回路1的連接中斷，那么監(jiān)管回路1則會由于斷開連接而發(fā)出警報，監(jiān)管回路2也會因供電異常而發(fā)出警報，系統(tǒng)會判定雙匯直流電源發(fā)生異常，繼而發(fā)生直流電源的故障而導(dǎo)致閥組跳閘，造成了嚴(yán)重的影響。

（三）交流電源電壓監(jiān)管繼電器存在的隱患

因為閥冷系統(tǒng)中，主泵和冷卻搭風(fēng)機等相關(guān)構(gòu)建都是交由冗余配置的交流電源進行供電，如果監(jiān)管回路檢測到主要電源在供給電量時發(fā)生問題的時候，就會主動切換為備用電源，以這種方式來保證閥冷系統(tǒng)能夠在主電源發(fā)生故障時不會停止運轉(zhuǎn)，保障了閥冷系統(tǒng)在運行過程中的穩(wěn)定性。因為閥冷系統(tǒng)交流電源電壓監(jiān)管繼電器所運用的是檢測所用的交流電源，所以在交流電源出現(xiàn)問題停止運行時，監(jiān)視工作就會無法展開，備用電源切換失敗，同樣會導(dǎo)致閥組跳閘的現(xiàn)象出現(xiàn)[2]。

三、對于隱患的相關(guān)整改措施

（一）對于傳感器隱患的整改措施

針對流量和壓力異常，導(dǎo)致閥冷系統(tǒng)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，可以取消原閥冷管控體系中B100傳感器與B106傳感器在停止運行后，兩小時后開始進行跳閘的指令。把內(nèi)冷水的流量及壓力過大便跳閘的質(zhì)量進行合理的修改，B100傳感器與B106還有B107傳感器未發(fā)生故障時，如果三個傳感器中有兩個傳感器小于預(yù)先設(shè)定的跳閘指令觸發(fā)數(shù)值，閥冷系統(tǒng)跳閘。如果發(fā)現(xiàn)有一個傳感器發(fā)生問題，這時需要另外兩個傳感器同時達到預(yù)先設(shè)定的跳閘指令觸發(fā)值，才可以進行跳閘。如果發(fā)現(xiàn)兩個傳感器出現(xiàn)問題停止運作，那么還需要最后一個傳感器達到跳閘觸發(fā)值才會開始跳閘。

（二）對于閥外冷系統(tǒng)隱患的整改措施

針對傳感器出現(xiàn)故障，導(dǎo)致測量值異常的情況，可以將外冷水池的水位傳感器進行優(yōu)化，把較為單一的電阻式傳感器改成和浮球水位傳感器并聯(lián)，可以有效地降低故障造成異常的概率，加強測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在改造結(jié)束之前，需要每天定時進行外冷水水池的水位進行檢查，并對水位的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，以及對傳感器的工作狀況進行檢查。

（三）對于硬件回路中隱患的整改措施

針對繼電器異常所導(dǎo)致的閥組跳閘現(xiàn)象，可以在閥冷系統(tǒng)的跳閘出口繼電器附近再安裝一個新的繼電器，并將兩個繼電器進行并聯(lián)，將回路從單繼電器變?yōu)殡p繼電器，可以顯著地降低繼電器的故障概率。

針對空開F04與監(jiān)管回路1的連接中斷從而導(dǎo)致回路2失去供電發(fā)出警報出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，可以對直流電源的監(jiān)控回路供電系統(tǒng)進行合理的調(diào)整，由空開F04來直接供電源監(jiān)視回路1，空開F08直接供電源監(jiān)視回路2。這樣兩個供電系統(tǒng)如果其中一個停止運行，也只是會影響相關(guān)的一個供電系統(tǒng)，而另一個供電系統(tǒng)仍然可以正常運作，以此來保證閥冷控制系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定安全地工作

（四）對于交流電源電壓監(jiān)視繼電器隱患的整改措施

針對監(jiān)管繼電器停止運行無法切換備用電源的情況，可以切換交流電源的監(jiān)控繼電器，將其更換成獨立供電的直流電源監(jiān)控繼電器，而交流電源停止運行時不會導(dǎo)致電壓監(jiān)控繼電器的正常運行，以此來保證備用電源能夠成功切換，避免了跳閘現(xiàn)象的產(chǎn)生[3]。

結(jié)束語：閥冷系統(tǒng)能夠保證換流閥始終保持在正常溫度下進行運作，對其有著重要的輔助能力。但是閥冷系統(tǒng)也是直流輸配電系統(tǒng)中最容易出現(xiàn)問題的部分，一些電網(wǎng)的換流站曾經(jīng)猶豫閥冷系統(tǒng)出現(xiàn)故障而致使整個系統(tǒng)停止工作。閥冷系統(tǒng)的構(gòu)成較為繁瑣，并且在運行過程中對于周遭的溫度等條件有著較高的要求，而組件也容易發(fā)生故障。所以對于閥冷系統(tǒng)進行整改，完善閥冷系統(tǒng)體系，能夠顯著地降低閥冷系統(tǒng)出現(xiàn)故障的機率，保證了直流系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]莫文斌，張文，徐攀滕，高紅亮.特高壓換流站閥冷系統(tǒng)隱患分析及整改措施[J].電力科學(xué)與工程，2015，31（03）：29-32.

[2]韓帆.換流站閥水冷系統(tǒng)隱患分析及治理[J].電工技術(shù)：理論與實踐，2016：86.

[3]吳豪，董躍周，馮建偉.換流站閥冷系統(tǒng)閉鎖邏輯分析及其改進措施[J].河南科技，2011（22）：88-89

（作者單位：國網(wǎng)四川特高壓宜賓管理處）