探討特高壓換流站閥冷系統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中的冷水流動量以及水池中的壓力、水位、冗余等系統的傳感器在電源監控和電壓監控繼電器中出現的安全問題。本文主要針對閥冷系統的西河北以及運行規律展開研究，并對其中的一些隱患提出了相關解決方案。

【關鍵詞】特高壓;換流站;閥冷系統

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換的重要構件，一般情況下，平均電流在3700A左右，不過若是運作時間較長，則會出現過熱的現象。而閥冷系統有著優秀的降溫作用，保證換流閥能夠在正常溫度下運行。可如果閥冷系統出現了故障，那么會導致直流輸配電體系發生故障，對主網架的運作造成嚴重的影響。

一、閥冷系統的概念

在閥冷系統中，主要結構分為水冷和閥冷控制兩個系統。水冷系統也分為內外兩個水冷系統，外水冷系統通過冷卻內冷水的方式進行降溫處理，并且外水冷系統是循環式系統。而內水冷系統通過為換流閥供給冷卻用水，將換流閥在工作過程中所產生的熱量進行吸收，保證換流閥能夠在正常的溫度下運作，與外冷水系統不同，內冷水系統是一種封閉式的單循環系統。

閥冷控制系統主要工作便是監測、管理、防護和警報。對系統中的內冷水水量、水溫、水壓以及外冷水的水溫水量等數據還有一些相關設備進行運行狀況的監測。使相關水冷設備能夠高效地運作，如果水冷系統的一些參數出現了異常，那么可以及時發起警報，并且對水冷系統的出口進行保護。閥冷系統和控制體系中的工作狀態通過警報系統進行上報。控制系統的結構主要為SIMAT-IC S7構建而成。電源組件西門子405為整個系統供給直流電，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中的數據傳輸同步進行。

二、閥冷系統的一些隱患

閥冷系統對內冷水的水溫、水流、出水壓力等進行監管。通過對于閥冷系統設備的運行規律分析，發現了閥冷系統中出現的一些隱患。

（一）傳感器中存在的隱患

在閥冷系統中，一般使用流量傳感器B100來作為內冷水流量監視設備。閥冷系統壓力傳感器B106和 B107則可以用來對冷水輸送系統的壓力進行監視。不過傳感器B107只有在傳感器B100出現問題無法工作之后才會被閥冷系統所使用。如果傳感器出現問題并導致水冷系統的水流量和輸送系統壓力的相關參數出現異常，并且超出安全范圍之后，會致使跳閘的現象發生，對直流輸送造成嚴重的影響。因為閥內冷系統只有一個傳感器出口，所以一旦流量和壓力異常，導致傳感器出現問題則可能致使閥冷系統出現跳閘現象。

閥外冷系統傳感器。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，那么系統會自動補充所使用掉的外冷水。而如果傳感器出現故障，比如測量值偏高或偏低，對于外冷水的管控功能出現問題，補水系統將不會進行補水。這種現象會直接導致當水池中的外冷水使用完后，極易出現噴淋泵損壞現象，并且對于內冷水的使用效果也產生了一定程度的影響，可能會導致內冷水的水文過高進而致使跳閘現象的出現[1]。

（二）硬件回路中出現的一些隱患

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

（三）交流電源電壓監管繼電器存在的隱患

因為閥冷系統中，主泵和冷卻搭風機等相關構建都是交由冗余配置的交流電源進行供電，如果監管回路檢測到主要電源在供給電量時發生問題的時候，就會主動切換為備用電源，以這種方式來保證閥冷系統能夠在主電源發生故障時不會停止運轉，保障了閥冷系統在運行過程中的穩定性。因為閥冷系統交流電源電壓監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問題停止運行時，監視工作就會無法展開，備用電源切換失敗，同樣會導致閥組跳閘的現象出現[2]。

三、對于隱患的相關整改措施

（一）對于傳感器隱患的整改措施

針對流量和壓力異常，導致閥冷系統出現跳閘現象，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。把內冷水的流量及壓力過大便跳閘的質量進行合理的修改，B100傳感器與B106還有B107傳感器未發生故障時，如果三個傳感器中有兩個傳感器小于預先設定的跳閘指令觸發數值，閥冷系統跳閘。如果發現有一個傳感器發生問題，這時需要另外兩個傳感器同時達到預先設定的跳閘指令觸發值，才可以進行跳閘。如果發現兩個傳感器出現問題停止運作，那么還需要最后一個傳感器達到跳閘觸發值才會開始跳閘。

（二）對于閥外冷系統隱患的整改措施

針對傳感器出現故障，導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，可以有效地降低故障造成異常的概率，加強測量數據的準確性。在改造結束之前，需要每天定時進行外冷水水池的水位進行檢查，并對水位的相關數據進行分析，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致的閥組跳閘現象，可以在閥冷系統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，將回路從單繼電器變為雙繼電器，可以顯著地降低繼電器的故障概率。

針對空開F04與監管回路1的連接中斷從而導致回路2失去供電發出警報出現跳閘現象，可以對直流電源的監控回路供電系統進行合理的調整，由空開F04來直接供電源監視回路1，空開F08直接供電源監視回路2。這樣兩個供電系統如果其中一個停止運行，也只是會影響相關的一個供電系統，而另一個供電系統仍然可以正常運作，以此來保證閥冷控制系統能夠更加穩定安全地工作

（四）對于交流電源電壓監視繼電器隱患的整改措施

針對監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控繼電器，將其更換成獨立供電的直流電源監控繼電器，而交流電源停止運行時不會導致電壓監控繼電器的正常運行，以此來保證備用電源能夠成功切換，避免了跳閘現象的產生[3]。

結束語：閥冷系統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。但是閥冷系統也是直流輸配電系統中最容易出現問題的部分，一些電網的換流站曾經猶豫閥冷系統出現故障而致使整個系統停止工作。閥冷系統的構成較為繁瑣，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，而組件也容易發生故障。所以對于閥冷系統進行整改，完善閥冷系統體系，能夠顯著地降低閥冷系統出現故障的機率，保證了直流系統能夠穩定運行。

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隱患分析及整改措施[J].電力科學與工程，2015，31（03）：29-32.

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

[3]吳豪，董躍周，馮建偉.換流站閥冷系統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：國網四川特高壓宜賓管理處）