一起高壓直流閥冷系統隱患分析與治理

楊 涵，耿成通，王榮富，韓廣宇

（云南電網有限責任公司楚雄供電局，云南 楚雄 675000）

永仁換流站作為永富直流輸電工程首端站，閥冷系統采用內外冷組合結構，其中外冷系統采用水冷方式，水源自站外水庫，通過前置凈水系統工業水池供水，因近年水庫環境惡化、前置二級凈水系統問題頻發導致水質達不到預期，加之閥外冷水處理系統排污、沖洗邏輯及定值不匹配，造成運行期間頻繁發生閥外冷水系統噴淋水池液位低和超低的告警事件，噴淋水液位過低將導致閥冷系統熱交換效率降低，使換流閥溫升過快，增加了高壓直流停運風險，存在重大隱患，故閥外冷系統相關邏輯、策略調整成為亟待解決的問題。

1 極控系統頻繁報噴淋水液位低原因分析

1.1 事件簡況

自2021年開始，運行人員工作站監控發現閥冷系統頻繁發生噴淋水液位低的情況，且呈現惡化趨勢，其中2021年8月25日發生2次噴淋水液位低、2次噴淋水液位超低的告警事件，運行人員工作站SER如表1所示。

表1 運行人員工作站SER事件

噴淋水池液位告警定值如下：高于90%水位高告警、低于20%水位低告警、低于10%水位超低告警。現場確認液位低的情況后采用強制就地啟動進水工業泵、步進停止排污、旁路過濾裝置的方式開展應急處置，從而避免了一起因閥冷系統冷卻容量不足導致高壓直流非計劃停運的二級事件。

1.2 風險分析

閥外冷系統工業水泵的啟動關聯噴淋水池液位，當噴淋水池液位小于補水啟動液位（65%）時，水冷控制系統發請求啟動工業水泵，當噴淋水池液位大于補水停止液位（75%）時，請求啟工業泵請求消失，停止工業泵。

當噴淋水池液位低于65%，工業泵啟動過程中極端情況因碳濾罐、軟水罐、機械過濾器接連達到沖洗水量定值，會導致無法通過工業泵給噴淋水池供水，而碳濾罐、軟水罐沖洗時長達100 min，每日定時排污達54 m3，會將噴淋水池液位快速降至20%左右。

迎峰度夏期間永富直流長期滿負荷運行，滿負荷運行時單極閥冷系統最大耗水量達到300 m3/天，若工業泵不能連續供水，將影響永富直流正常運行。

非正常情況，現場雖可通過HMI就地界面、工業泵控制箱、更改定值啟動工業泵，但HMI界面啟動須先停止水處理系統，控制箱啟動因距離較遠不利于應急處置，修改定值不符合公司規范要求。

當工業水池液位低時，水冷系統報“工業水池液位低”；當工業水池液位超低時，水冷系統報“工業水池液位超低”，自動及就地啟動工業泵命令無效。

2 治理措施

2.1 方案一：增加遠程強啟閥冷工業水泵功能

通過增加極控系統遠程強啟閥冷工業水泵功能，（1）可實現工業水池液位低時，仍可強制啟動工業水泵；（2）啟動工業水泵時，停止閥外冷系統碳濾罐、軟水罐、機械過濾器沖洗邏輯，并打開對應供水電磁閥。為提高閥冷系統的可靠性，須要對水處理系統的原理圖和程序進行升級。

2.1.1 電氣原理圖技改

后臺上增加工業水泵強投按鍵。

AP12水處理柜原理圖修改如圖1所示，增加X125、 X126端 子 ， 增 加 KAP51A、 KAP51B、KAP52A、KAP52B繼電器，KAP51A、KAP51B、KAP51A、KAP52B的繼電器節點接回PLC的DI4模塊的37/38節點。

圖1 AP12水處理柜原理技改

2.1.2 程序技改

在閥冷系統AP12水處理柜HMI面板上及在OWS運行人員工作站極1閥冷系統/極2閥冷系統HMI界面增加工業水泵強投按鍵，界面如圖2、圖3所示。工業水泵強投時，停止碳濾沖洗/反洗，軟化罐沖洗和過濾器沖洗等操作。

圖2 閥冷系統AP12水處理柜HMI界面

圖3 運行人員工作站閥冷系統監控界面

在水處理控制程序中，增加噴淋水池液位低報警，噴淋水池液位低時，停止自循環排污。

在水處理控制程序中，增加噴淋水池液位和軟化水池液位與反洗泵互鎖，噴淋水池或軟化水池液位低時，停止碳濾反洗。

2.2 方案二：閥外冷水處理系統排污邏輯修改

2.2.1 排污方式修改

一方面，將原定時按水量排污改為定時濃縮比排污，排污定值變化前后如表2所示，修改前水處理系統每天00:00啟動排污，排污水量達54 m3時停止排污，修改后排污水量濃縮比（進水量/排污水量）達08:00停止排污，原方式可能導致水質好時浪費了部分水，而當水質差時因排污量不達標造成閥冷系統熱交換過程中閥內冷系統蛇形盤管（外冷系統冷卻塔中布置）結垢，進而影響閥冷系統冷卻效率。

表2 排污定值對比

另一方面，改變排污方式的同時增加排污停止條件，如表3所示，不影響水處理設備正常正洗、反洗、慢洗、再生功能，噴淋水水質差時也能啟動排污，同時最大限度地保留了噴淋水池的液位，充

表3 排污停止條件表

分保障了閥冷系統的冷卻效能。

2.2.2 直流軟件修改

增加排污流量異常中間量，在閥冷系統PLC FC31狀態處理功能塊增加排污流量異常判定，增加背景數據塊DB474排污流量延時，同時新增定值排污流量異常及延時，在保護定值延時轉換FC30中對延時進行處理。

在閥冷系統PLC FC31狀態處理功能塊增加FIT22故障、流量異常、水池液位低強制過濾條件，增加FB50排污流量計算塊，增加DB51背景數據塊，增加濃縮比設定值。

在自循環控制中增加排污時間計時功能，增加停止排污時計時清0功能，優化排污完成邏輯，增加時間周期停止排污。

2.3 方案對比與確定

方案一。須進行電氣和程序技改，須停運閥冷系統加裝對應繼電器及二次電纜，涉及閥冷及極控后臺廠家協作并調試，工業水泵強投在特殊工況如工業水池液位超低情況下可能導致水泵燒毀，技改費用高、周期長。

方案二。只須進行程序技改，可帶電實施無須停運閥冷系統，僅涉及閥冷廠家作業，安全系數高，技改費用低，周期短。

綜合考慮，確立方案二為最終技改方案，并結合2022年年檢完成整改，隱患得以治理。

3 效果驗證

閥外冷水處理系統排污邏輯技改后，未發生噴淋水池液位低或超低情況，監測噴淋水電導率在500 μS/cm以下，提高了閥冷系統運行的可靠性，延長了閥冷系統設備的使用壽命，未發生進閥溫度告警情況，有效保證了閥冷系統的冷卻效能。

技改以后，平均雙極每天能節約水資源40 m3，按0.7元/m3工業用水價格計算，每年能節約水費和水資源費用2萬元，極大地增加了電網運行的可靠性，其中的價值不可估量。

4 結束語

通過現場日常運維發現永仁換流站閥冷系統頻繁發生噴淋水液位低的情況，本文從閥冷系統原理、存在風險、治理措施進行分析，通過對2種方案進行對比，最終通過程序技改，將原定時按水量排污改為定時濃縮比排污，增加排污流量異常中間量，一方面可以在閥冷系統復雜運行工況下，仍能保證閥冷系統不間斷供水，保障閥冷系統的冷卻容量，增加閥冷系統運行可靠性；另一方面可減少運維壓力，避免夜間或復雜工況時造成大量人力、精力投入處置，并可同時減少反洗排污等造成的水資源浪費。