換流變冷卻器全停對高壓直流系統影響

劉潯 艾亮 成川 陳飛 饒洪林 吳雙

摘 要：換流變目前被廣泛使用在常規高壓直流中。換流變的冷卻系統主要是油泵、風扇和輔助電源組成。這些部件的可靠運行為換流變及直流輸電系統的安全運行提供保障。下面針對某換流站情況，分析換流變冷卻器全停對直流系統的影響。

關鍵詞：換流變；冷卻系統；高壓直流

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

1 換流變冷卻器投切邏輯

某站換流變設計共有冷卻器6組。其中滿負荷3000WM運行情況時，5組冷卻器投入使用即可滿足要求，一組可作為備用。換流變冷卻器控制柜內冷卻器控制電源為兩路400V交流電源，兩路電源互為備用，可相互切換使用。一旦一路工作電源因為進線或者出線電纜故障，勢必要斷開總電源進行事故處理，此時必然存在冷卻器全停的情況。冷卻器的投切主要依據直流系統解鎖、繞組溫度、頂部油溫和直流負荷來決定。其投切邏輯為：

（1） 直流系統一解鎖，立即投入一組冷卻器；正常運行時根據繞組溫度或頂部油溫的大小投入冷卻器；另當直流電流超過2250A時增投一組冷卻器，超過3000A時再增投一組冷卻器。

（2）冷卻器退出為先投先退原則，當頂部油溫低于設定值，即切除先投入的一組冷卻器。直流系統解鎖時，按照1-2-3-4-5-6順序工況投切，每隔一周投入下一組冷卻器，同時退出一組冷卻器。

冷卻器投退表如下：

2 冷卻器全停對直流系統影響分析

（1）從實際運行情況來看，在直流雙極滿負荷3000MW運行情況下，平抗油溫一般為80℃左右，繞組溫度為100℃左右，正常運行中切除一組運行的冷卻器油溫和繞組溫度有上升5-10℃。所以在冷卻器全停的情況下，在很大程度上會引起平抗油溫和繞組溫度的升高，并在條件惡劣的情況下，平抗溫度升高到一程度時（油溫大于110℃跳閘，繞組溫度大于140℃跳閘）會直接威脅直流系統的正常運行，甚至停運。

（2）從軟件邏輯分析冷卻器全停對控制保護系統MACH2系統的影響。從軟件邏輯分析可以得知冷卻器全停不會引起ERCS（換流變電子控制系統）本身系統間的相互切換，也就不會影響直流控制保護系統PCP（極控制保護系統）之間的切換。因為嚴重故障的邏輯判別中只是對極控制保護系統PCPA和PCPB的通訊是否故障、平抗跳閘電源OK信號是否正常、頂部底部油溫是否測量錯誤四個信號進行判別，無冷卻器的相關信號；微小故障的邏輯判別中也只是對極控制保護系統PCPA和PCPB的通訊是否故障、平抗油位是否測量錯誤、在線監測裝置是否測量錯誤三個信號進行了判別，也無冷卻器的相關信號。

（3）從軟件邏輯分析冷卻器全停對直流控制保護系統的影響。從軟件邏輯分析冷卻器全停故障，會影響直流系統的過負荷能力。

極控制保護PCP系統軟件中冷卻器系統不冗余信號送OLL邏輯（直流過負荷邏輯）及三峽安控SSC裝置，三峽安控裝置作為極冷卻器系統是否可用的開關量信號進行直流系統狀態的判斷，但目前三峽安控裝置只有直流故障或線路故障時的相關策略，未實現直流調制功能，所以只會引起三峽安控裝置的開入變位報警。

（4）影響直流過負荷邏輯介紹。在正常運行過程中，當直流線路電流標么值大于環溫系數時，短時過負荷啟動。

溫度系數是指用環溫及閥廳溫度換算成當前最大負荷電流標幺值。是由環溫及閥廳溫度分別換算成電流參考值后取其中最小值得到的。溫度系數在計算時需要考慮冷卻塔、換流變風機、平抗風機的冗余情況。當任一一種冗余失去后環溫系數將減小，即當前最大負荷電流值將減小，使得滿足過負荷條件的直流電流值變小，降低了直流系統的功率輸出能力。

依據環境以及系統運行的工況我們可以分析在換流變冷卻器失去冗余時就會對直流過負荷造成影響。

3 結語

綜上所述，某站冷卻器全停對直流系統的直接影響是影響直流系統的過負荷能力。對直流系統的間接影響是在冷卻器全停的情況下，在一定程度上會引起平抗油溫和繞組溫度的升高，當溫度達到一定值時（油溫大于110℃跳閘，繞組溫度大于140℃跳閘）會威脅直流系統的正常運行。

此外鑒于實際的運行維護，換流變以及換流變冷卻器控制電源硬件回路的連接、金距方面以及電源開關的容量方面的設計要求對于冷卻器的安全穩定運行起到十分關鍵的作用，這些方面的設計以及施工的完整性都直接影響平抗冷卻器的安全運行從而進一步影響直流系統的安全穩定運行。

作者簡介：劉潯（1981-），男，江西九江人，副高級工程師，研究方向：高壓直流二次系統。