探讨特高压换流站阀冷系统隐患分析及整改措施

郎作云

【摘  要】对于特高压换流站阀冷系统中的冷水流动量以及水池中的压力、水位、冗余等系统的传感器在电源监控和电压监控继电器中出现的安全问题。本文主要针对阀冷系统的西河北以及运行规律展开研究，并对其中的一些隐患提出了相关解决方案。

【关键词】特高压;换流站;阀冷系统

引言

在高压换流站中，换流阀有着重要的作用，它是换流站能够做到交流电与直流电相互转换的重要构件，一般情况下，平均电流在3700A左右，不过若是运作时间较长，则会出现过热的现象。而阀冷系统有着优秀的降温作用，保证换流阀能够在正常温度下运行。可如果阀冷系统出现了故障，那么会导致直流输配电体系发生故障，对主网架的运作造成严重的影响。

一、阀冷系统的概念

在阀冷系统中，主要结构分为水冷和阀冷控制两个系统。水冷系统也分为内外两个水冷系统，外水冷系统通过冷却内冷水的方式进行降温处理，并且外水冷系统是循环式系统。而内水冷系统通过为换流阀供给冷却用水，将换流阀在工作过程中所产生的热量进行吸收，保证换流阀能够在正常的温度下运作，与外冷水系统不同，内冷水系统是一种封闭式的单循环系统。

阀冷控制系统主要工作便是监测、管理、防护和警报。对系统中的内冷水水量、水温、水压以及外冷水的水温水量等数据还有一些相关设备进行运行状况的监测。使相关水冷设备能够高效地运作，如果水冷系统的一些参数出现了异常，那么可以及时发起警报，并且对水冷系统的出口进行保护。阀冷系统和控制体系中的工作状态通过警报系统进行上报。控制系统的结构主要为SIMAT-IC S7构建而成。电源组件西门子405为整个系统供给直流电，而中央处理组件则对电流的输出和输入进行判别与管控以及自我诊断。输入组件与输出组件主要把模拟量与开关量进行输入或者从中央处理部分进行输出，并行通信组件西门子IM153和西门子IM157，以此来做到两个系统中的数据传输同步进行。

二、阀冷系统的一些隐患

阀冷系统对内冷水的水温、水流、出水压力等进行监管。通过对于阀冷系统设备的运行规律分析，发现了阀冷系统中出现的一些隐患。

（一）传感器中存在的隐患

在阀冷系统中，一般使用流量传感器B100来作为内冷水流量监视设备。阀冷系统压力传感器B106和 B107则可以用来对冷水输送系统的压力进行监视。不过传感器B107只有在传感器B100出现问题无法工作之后才会被阀冷系统所使用。如果传感器出现问题并导致水冷系统的水流量和输送系统压力的相关参数出现异常，并且超出安全范围之后，会致使跳闸的现象发生，对直流输送造成严重的影响。因为阀内冷系统只有一个传感器出口，所以一旦流量和压力异常，导致传感器出现问题则可能致使阀冷系统出现跳闸现象。

阀外冷系统传感器。外冷水池水位传感器也是采用的单传感器方式，如果水池中的水位下降到一定程度，那么系统会自动补充所使用掉的外冷水。而如果传感器出现故障，比如测量值偏高或偏低，对于外冷水的管控功能出现问题，补水系统将不会进行补水。这种现象会直接导致当水池中的外冷水使用完后，极易出现喷淋泵损坏现象，并且对于内冷水的使用效果也产生了一定程度的影响，可能会导致内冷水的水文过高进而致使跳闸现象的出现[1]。

（二）硬件回路中出现的一些隐患

阀冷系统的跳闸出口回路使单机电回路如果继电器出现故障，那么则会出现阀组跳闸的情况发生。在直流电源监管回路中，如果监管回路检测出双汇电源出现问题的话，那么会直接出现跳闸，在设计过程中存在的不足，直流电源监管回路由F08和F04进行供电。空开F04辅助接点和监管回路1连接，而空开F08辅助接点则和监管回路2相连接。如果F04与监管回路1的连接中断，那么监管回路1则会由于断开连接而发出警报，监管回路2也会因供电异常而发出警报，系统会判定双汇直流电源发生异常，继而发生直流电源的故障而导致阀组跳闸，造成了严重的影响。

（三）交流电源电压监管继电器存在的隐患

因为阀冷系统中，主泵和冷却搭风机等相关构建都是交由冗余配置的交流电源进行供电，如果监管回路检测到主要电源在供给电量时发生问题的时候，就会主动切换为备用电源，以这种方式来保证阀冷系统能够在主电源发生故障时不会停止运转，保障了阀冷系统在运行过程中的稳定性。因为阀冷系统交流电源电压监管继电器所运用的是检测所用的交流电源，所以在交流电源出现问题停止运行时，监视工作就会无法展开，备用电源切换失败，同样会导致阀组跳闸的现象出现[2]。

三、对于隐患的相关整改措施

（一）对于传感器隐患的整改措施

针对流量和压力异常，导致阀冷系统出现跳闸现象，可以取消原阀冷管控体系中B100传感器与B106传感器在停止运行后，两小时后开始进行跳闸的指令。把内冷水的流量及压力过大便跳闸的质量进行合理的修改，B100传感器与B106还有B107传感器未发生故障时，如果三个传感器中有两个传感器小于预先设定的跳闸指令触发数值，阀冷系统跳闸。如果发现有一个传感器发生问题，这时需要另外两个传感器同时达到预先设定的跳闸指令触发值，才可以进行跳闸。如果发现两个传感器出现问题停止运作，那么还需要最后一个传感器达到跳闸触发值才会开始跳闸。

（二）对于阀外冷系统隐患的整改措施

针对传感器出现故障，导致测量值异常的情况，可以将外冷水池的水位传感器进行优化，把较为单一的电阻式传感器改成和浮球水位传感器并联，可以有效地降低故障造成异常的概率，加强测量数据的准确性。在改造结束之前，需要每天定时进行外冷水水池的水位进行检查，并对水位的相关数据进行分析，以及对传感器的工作状况进行检查。

（三）对于硬件回路中隐患的整改措施

针对继电器异常所导致的阀组跳闸现象，可以在阀冷系统的跳闸出口继电器附近再安装一个新的继电器，并将两个继电器进行并联，将回路从单继电器变为双继电器，可以显著地降低继电器的故障概率。

针对空开F04与监管回路1的连接中断从而导致回路2失去供电发出警报出现跳闸现象，可以对直流电源的监控回路供电系统进行合理的调整，由空开F04来直接供电源监视回路1，空开F08直接供电源监视回路2。这样两个供电系统如果其中一个停止运行，也只是会影响相关的一个供电系统，而另一个供电系统仍然可以正常运作，以此来保证阀冷控制系统能够更加稳定安全地工作

（四）对于交流电源电压监视继电器隐患的整改措施

针对监管继电器停止运行無法切换备用电源的情况，可以切换交流电源的监控继电器，将其更换成独立供电的直流电源监控继电器，而交流电源停止运行时不会导致电压监控继电器的正常运行，以此来保证备用电源能够成功切换，避免了跳闸现象的产生[3]。

结束语：阀冷系统能够保证换流阀始终保持在正常温度下进行运作，对其有着重要的辅助能力。但是阀冷系统也是直流输配电系统中最容易出现问题的部分，一些电网的换流站曾经犹豫阀冷系统出现故障而致使整个系统停止工作。阀冷系统的构成较为繁琐，并且在运行过程中对于周遭的温度等条件有着较高的要求，而组件也容易发生故障。所以对于阀冷系统进行整改，完善阀冷系统体系，能够显著地降低阀冷系统出现故障的机率，保证了直流系统能够稳定运行。

参考文献：

[1]莫文斌，张文，徐攀滕，高红亮.特高压换流站阀冷系统隐患分析及整改措施[J].电力科学与工程，2015，31（03）：29-32.

[2]韩帆.换流站阀水冷系统隐患分析及治理[J].电工技术：理论与实践，2016：86.

[3]吴豪，董跃周，冯建伟.换流站阀冷系统闭锁逻辑分析及其改进措施[J].河南科技，2011（22）：88-89

（作者单位：国网四川特高压宜宾管理处）