摘要：在本文之中，主要是针对了特高压换流站阀冷系统隐患分析及整改措施进行了一定的分析，并且也是在这个基础之上提出了下文中的一些内容，希望能够给予相同行业进行工作的人员提供出相应的参考。
关键词：特高压；换流站；阀冷系统；隐患
引言：换流阀是特高压换流站实现交直流转换的核心元件，正常工况下通态平均电流高达3750A，长期运行时将产生大量热量。阀冷系统有效保障换流阀工作在适宜温度下，是换流站最重要的辅助系统。若阀冷系统运行异常，不仅易引起阀片损坏，而且可导致直流输电系统发生闭锁事故，进一步严重影响主网架稳定运行。
1.阀冷系统
换流站双极四阀组各配置一套阀冷系统，阀冷系统主要包括水冷系统和阀冷控制系统两部分。水冷系统分为内冷水系统和外冷水系统：内冷水系统主要是为换流阀提供冷却水，吸收换流阀运行时散发出的热量，以维持换流阀的正常工作温度，确保换流阀可靠运行。该系统为密闭式单循环回路，回路内部主要包括主循环回路、旁路循环去离子回路和补水回路等。外冷水系统主要是冷却内冷水，为开放式循环系统，主要包括喷淋水泵、冷却塔、外冷水池和补水回路等。阀冷控制系统具有监视、控制、保护和通信四大功能，能实时监视内冷水流量、温度、水位、压力和电导率，外冷水池水位、温度等参数及所有水泵、冷却塔及风扇、阀门、电源等设备状态，并控制内、外冷水系统设备，使各参数运行在稳定工况下。对内、外冷水系统温度、流量、水位和电导率等参数越限进行报警，重要参数越限将保护出口闭锁阀组。阀冷却系统与控制系统之间各种状态量、报警量等运行状态信息通过通信系统上送下发。控制系统由两套冗余配置的SIMAT-IC S7系统组成，包括电源模块、中央处理模块、并行通信模块等。电源模块PS405向系统各模块提供5V和24V直流电源，中央处理模块CPU414－4H主要对输入输出进行判断、逻辑控制功能实现和自诊断等，输入输出模块SM321、SM322、SM331、SM332将模拟量和开关量输入或从中央处理单元输出，并行通信模块IM153/IM157用来实现A、B单元间的数据交换和实时同步。
2 阀冷系统常见隐患
阀冷控制系统监控的内冷水温度、流量、电导率、主泵出水压力、膨胀水箱水位、阀塔进出水压差和两台主泵运行异常均能导致阀组跳闸，分析阀冷系统硬件配置和控制逻辑，进一步发现阀冷系统存在隐患。
3.阀冷系统隐患分析
3.1传感器隐患及整改措施
3.1.1阀内冷系统流量与压力传感器
阀冷系统流量传感器B100为单一配置，用于监测内冷水流量。阀冷系统压力传感器B106、B107为冗余配置，用于监测内冷水管道压力，但传感器B107数据仅在流量传感器B100故障后被阀冷控制系统采用。当传感器故障引起内冷水流量或管道压力测量值异常，超出阀冷定值时，将导致阀组跳闸，影响直流功率输送。由于采用单传感器出口方式，流量与压力传感器故障导致阀冷系统误跳闸风险较高。2012年12月05日01时23分，某换流站极2高端阀组因内冷水流量低跳闸，事后检查发现实为流量传感器故障引起的误动。整改措施：取消原阀冷控制系统“B100流量传感器和B106压力传感器均故障时，延时两小时跳闸”功能，将内冷水流量与压力跳闸逻辑修改为“三取二”逻辑。B100流量传感器和B106、B107压力传感器均正常时，当B100流量小于跳闸设定值、B106压力小于跳闸设定值、B107压力小于跳闸设定值三个条件满足两个或以上，达到定值延时后，阀冷系统出口跳闸。当系统判其中一个传感器故障时，采用“二取二”逻辑，另两个测量值需同时达到定值才能出口跳闸。当系统判其中两个传感器故障时，采用“一取一”逻辑，另一个测量值达到定值即出口跳闸。
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3.1.2阀外冷系统水池水位传感器
外冷水池水位传感器为单一配置，当水池水位低于80%时，系统启动补水泵补充冷却消耗掉的外冷水。当传感器发生异常，如测量值固定在90%以上时，外冷水水位控制功能失效，补水泵将不会启动补水。当外冷水池水消耗完时，喷淋泵空转易烧毁，且严重影响内冷水冷却效果，造成内冷水入水温度越限，阀组跳闸。整改措施：对外冷水池水位传感器进行冗余化改造，可将单一的电阻式水位传感器改为与浮球式水位传感器并联的逻辑，避免单一传感器故障引起测量异常，提高水池水位测量可靠性。在改造完成前，可每日巡视外冷水水池实际水位，通过监盘工作站观察分析外冷水水位数据，在一定程度上能及时发现传感器异常情况。
3.2阀冷控制逻辑隐患及整改措施
阀冷系统中，内冷水温度、电导率、膨胀水箱水位均为双传感器冗余配置，当两传感器测量值不同且差值超出设定值时，阀冷控制系统判传感器故障并出口跳闸。当单一传感器运行异常时，易引起阀冷系统误动跳闸。整改措施：取消内冷水温度、电导率、膨胀水箱水位冗余传感器超差跳闸出口逻辑，仅保留告警信号回路。
3.3硬件回路隐患及整改措施
3.3.1阀冷系统跳闸出口回路
阀冷系统跳闸出口回路为单继电器回路，若继电器故障误动，将导致阀组跳闸。整改措施：在阀冷系统原跳闸出口继电器旁加装并联继电器，将两继电器辅助接点串联，使出口回路改为双继电器“与逻辑”方式，仅在两继电器均正确动作时发出阀组跳闸命令，有效避免单继电器故障出现误动。
3.3.2交流电源电压监视继电器
阀冷系统主泵、喷淋泵和冷却塔风机等设备均由冗余配置的两路交流电源供电，当监视回路监测到主用电源故障时，将切换至备用电源，保证阀冷系统平稳运行。由于阀冷系统交流电源电压监视继电器采用其监测的交流电源供电，在交流电源严重故障时，监视继电器功能可能失效，导致电源切换不成功，引起阀组跳闸。整改措施：更换交流电源电压监视继电器，改为由直流电源独立供电的电压监视继电器，交流电源故障时不会影响电压监视继电器的正常工作，保障监视切换回路稳定运行。
总结：换流站阀冷系统能保障换流阀温度在正常范围内，是换流站最重要的辅助系统，也是直流输电系统最薄弱的环节，电网系统内多个换流站曾因阀冷系统故障导致直流停运。阀冷系统结构复杂，包含各种水泵、管道、阀门、风扇和传感器，对运行环境要求高，各元件故障频率高。对换流站阀冷系统进行的隐患分析和实施的整改措施，可有效降低直流系统强迫停运率，为其它换流站的设计运行维护提供参考。
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论文作者:李善文,宋小欣
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/6/25
标签：系统论文; 冷水论文; 传感器论文; 水位论文; 回路论文; 继电器论文; 故障论文; 《电力设备》2018年第8期论文;