摘要：针对直流换流站阀冷系统供电可靠性常见问题，提出一种可显著提升散热风机运行可靠性的供电方式，该方式极大的减少了变频器及回路异常导致的风机掉电故障，提升风机运行可靠性，进而保障阀冷系统可靠散热，减少温度异常导致直流闭锁等事件的发生。
关键词：阀冷系统；交流供电；风机；变频
1引言
直流换流站阀冷系统是换流阀的重要组成部分，其作用是将换流阀晶闸管等元件产生的大量热量排放到阀厅外，再由冷却塔将热量释放至大气中，保证晶闸管运行温度在正常范围[1]。阀冷却系统的稳定运行对于直流系统的安全运行意义重大，阀冷却系统故障往往会造成相关主设备运行工况恶化，研究表明现有已投运的换流站出现的直流闭锁现象，半数以上系阀冷却系统故障造成[2]，严重的甚至造成跳闸。
电网公司明确规定所有的换流阀冷却风机不能挂靠在同一电源母线上，以防止双电源切换装置在切换过程中因故障卡死不能正常切换电源时，所有风机失电从而将导致阀冷系统无法散热引起换流阀停运的事故[3]。此外，换流变阀冷系统配置的风机数量较多，为降低能耗、提升风机使用寿命，一般采用变频器进行控制，而一旦变频器发生故障，其所带风机掉电将导致阀冷水温过高，影响直流系统稳定运行。
2阀冷系统交流供电方式
某换流站站用交流电源接线方式如图1，极1设备的电源1接在400V #1M，正常情况下是使用双某线电源，极1设备的电源2接在#2M，正常情况下是使用镇某线电源，极2设备的电源1接在#4M，正常情况下是使用镇某线电源，极2设备的电源2接在#3M，正常情况下是使用双某线电源，电源1与电源2可通过交流接触器进行切换。
图1 阀冷系统交流电源接线
当站用交流系统出现低压扰动时，电源进线上的电压继电器就会失磁，对应支路的接触器就会跳开，而另一路接触器吸合，整个阀冷系统动力电源就会切换至另外一路，整个过程大约持续200~300ms，期间主泵不会切换，而喷淋泵以及冷却塔风机（变频器控制）有短暂停机然后重启的现象。两路电源没有优先级，即如果受到扰动的电源已经恢复，系统并不会将电源恢复到之前的供电方式。
3风机变频器故障
3.1交流进线电压扰动
双某线低压故障，单相电压由61.4 V降至44.4V，极1阀冷的电源1和极2阀冷的电源2都受到影响。由于之前所有设备都使用双换线的电源，所以这时将进行电源切换：极1阀冷屏内电源切换到电源2（镇某线），极2阀冷屏切换到电源1（镇某线）。在切换的过程中，变频器发出电压低告警信号，监控后台显示冷却塔故障停运。运行人员立即对该变频器进行复归操作，但故障信号仍未清除，该冷却器风扇没有转动。随着阀冷系统水温不断上升，被迫申请降低直流双极功率。
3.2变频器故障原因
电压扰动期间，引起变频器启停，变频器接线方式如图2，变频器把400V交流母线上的电源变频输出给冷却器风扇，该变频器抗瞬间掉电的能力较低，几十毫秒的瞬时掉电都可能会引起变频器报电压低故障。故障原因是：1、电源电压不在变频器铭牌规定的范围以内。2、变频器电源短时掉电或有瞬时的电压降低。
图2 风机变频器接线
该站双极的8台变频器参数设置完全一致，阀冷系统电源切换时间对所有变频器来说也是一样，此次3号变频器故障且不能复归的主要原因是变频器内部电源检测模块响应时间存在差异，在阀冷系统电源切换的过程中（约200~300ms），3号变频器电源检测模块响应速度较快，欠压保护启动。
4提升风机运行可靠性措施
当风机变频器发生故障时，阀冷无法及时散热导致水温过高报警，被迫下调负荷。为提升风机运行可靠性，解决变频器故障影响系统可靠性的问题，可考虑给冷却塔风机增加一路备用电源，该备用电源仅在变频器发生故障时投入，结构如图3。
图3 改造后风机接线
QF1为变频回路空开，QF2为工频回路空开，KM1为变频回路接触器，KM2为工频回路接触器，采用此方法后每台风机均配有工频及变频回路，工频回路交流电源取自变频器控制柜内交流母线，当变频器故障或进线断路器断开时，交流接触KM1断开、KM2闭合，回路自动切换至工频旁路，不会因变频器故障导致冷却风机停运。
5结语
作为换流阀的重要组成部分，阀冷系统运行稳定性直接影响直流系统的可靠性，其交流电源为循环泵、散热风机等重要负荷提供电源，重要性不言而喻，一方面可通过增加交流进线，配置多条交流母线，避免所有风机接在一条母线；另一方面可通过设计变频器旁路回路，提高风机供电可靠性，从而提升发冷系统运行稳定性，保证换流阀安全稳定运行。
参考文献：
[1]张小京，易志华.电力电子器件冷却技术[J].电气时代，2008（1）：104-105.
[2]王凯，胡晓波.直流电网发展历程、典型拓扑及潮流控制策略综述[J]陕西电力，2015，43（1）：1-2.
[3]贺勇健，冷明全.双电源切换系统在阀外冷配电系统中的应用[J].电源技术，2013，（37）475-477.
论文作者:李崇仁,黄小荣
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/16
标签：变频器论文; 电源论文; 风机论文; 系统论文; 故障论文; 回路论文; 接触器论文; 《电力设备》2018年第25期论文;