换流变冷却器全停对高压直流系统影响

刘浔 艾亮 成川 陈飞 饶洪林 吴双

摘 要：换流变目前被广泛使用在常规高压直流中。换流变的冷却系统主要是油泵、风扇和辅助电源组成。这些部件的可靠运行为换流变及直流输电系统的安全运行提供保障。下面针对某换流站情况，分析换流变冷却器全停对直流系统的影响。

关键词：换流变；冷却系统；高压直流

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.145

1 换流变冷却器投切逻辑

某站换流变设计共有冷却器6组。其中满负荷3000WM运行情况时，5组冷却器投入使用即可满足要求，一组可作为备用。换流变冷却器控制柜内冷却器控制电源为两路400V交流电源，两路电源互为备用，可相互切换使用。一旦一路工作电源因为进线或者出线电缆故障，势必要断开总电源进行事故处理，此时必然存在冷却器全停的情况。冷却器的投切主要依据直流系统解锁、绕组温度、顶部油温和直流负荷来决定。其投切逻辑为：

（1） 直流系统一解锁，立即投入一组冷却器；正常运行时根据绕组温度或顶部油温的大小投入冷却器；另当直流电流超过2250A时增投一组冷却器，超过3000A时再增投一组冷却器。

（2）冷却器退出为先投先退原则，当顶部油温低于设定值，即切除先投入的一组冷却器。直流系统解锁时，按照1-2-3-4-5-6顺序工况投切，每隔一周投入下一组冷却器，同时退出一组冷却器。

冷却器投退表如下：

2 冷却器全停对直流系统影响分析

（1）從实际运行情况来看，在直流双极满负荷3000MW运行情况下，平抗油温一般为80℃左右，绕组温度为100℃左右，正常运行中切除一组运行的冷却器油温和绕组温度有上升5-10℃。所以在冷却器全停的情况下，在很大程度上会引起平抗油温和绕组温度的升高，并在条件恶劣的情况下，平抗温度升高到一程度时（油温大于110℃跳闸，绕组温度大于140℃跳闸）会直接威胁直流系统的正常运行，甚至停运。

（2）从软件逻辑分析冷却器全停对控制保护系统MACH2系统的影响。从软件逻辑分析可以得知冷却器全停不会引起ERCS（换流变电子控制系统）本身系统间的相互切换，也就不会影响直流控制保护系统PCP（极控制保护系统）之间的切换。因为严重故障的逻辑判别中只是对极控制保护系统PCPA和PCPB的通讯是否故障、平抗跳闸电源OK信号是否正常、顶部底部油温是否测量错误四个信号进行判别，无冷却器的相关信号；微小故障的逻辑判别中也只是对极控制保护系统PCPA和PCPB的通讯是否故障、平抗油位是否测量错误、在线监测装置是否测量错误三个信号进行了判别，也无冷却器的相关信号。

（3）从软件逻辑分析冷却器全停对直流控制保护系统的影响。从软件逻辑分析冷却器全停故障，会影响直流系统的过负荷能力。

极控制保护PCP系统软件中冷却器系统不冗余信号送OLL逻辑（直流过负荷逻辑）及三峡安控SSC装置，三峡安控装置作为极冷却器系统是否可用的开关量信号进行直流系统状态的判断，但目前三峡安控装置只有直流故障或线路故障时的相关策略，未实现直流调制功能，所以只会引起三峡安控装置的开入变位报警。

（4）影响直流过负荷逻辑介绍。在正常运行过程中，当直流线路电流标么值大于环温系数时，短时过负荷启动。

温度系数是指用环温及阀厅温度换算成当前最大负荷电流标幺值。是由环温及阀厅温度分别换算成电流参考值后取其中最小值得到的。温度系数在计算时需要考虑冷却塔、换流变风机、平抗风机的冗余情况。当任一一种冗余失去后环温系数将减小，即当前最大负荷电流值将减小，使得满足过负荷条件的直流电流值变小，降低了直流系统的功率输出能力。

依据环境以及系统运行的工况我们可以分析在换流变冷却器失去冗余时就会对直流过负荷造成影响。

3 结语

综上所述，某站冷却器全停对直流系统的直接影响是影响直流系统的过负荷能力。对直流系统的间接影响是在冷却器全停的情况下，在一定程度上会引起平抗油温和绕组温度的升高，当温度达到一定值时（油温大于110℃跳闸，绕组温度大于140℃跳闸）会威胁直流系统的正常运行。

此外鉴于实际的运行维护，换流变以及换流变冷却器控制电源硬件回路的连接、金距方面以及电源开关的容量方面的设计要求对于冷却器的安全稳定运行起到十分关键的作用，这些方面的设计以及施工的完整性都直接影响平抗冷却器的安全运行从而进一步影响直流系统的安全稳定运行。

作者简介：刘浔（1981-），男，江西九江人，副高级工程师，研究方向：高压直流二次系统。