（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局 671000）
摘要：换流阀冷却系统要根据所在环境、客户要求、运行要求等方面的差异，进行科学设计和合理选型。特别是在高海拔地区，由于昼夜温差大、冬季气温低、水资源匮乏等环境特点，决定了必须要选择独立的闭式循环阀冷系统设备。本文分别对换流阀内冷却和外冷却系统的系统组成、设备选型、安装要点等方面展开了分析，为高海拔地区换流阀冷却系统的安装及运行提供了一定的经验参考。
关键词：高海拔地区；换流阀；冷却系统；喷淋泵组
一、换流阀内冷却系统设计
1、主循环冷却回路
（1）主循环水泵。提供密闭循环流体所需动力，为高速离心叶片泵，卧式安装。泵体采用机械密封，接液材质为AISI316不锈钢，2用2备，每台为100％容量，设过流和过热保护（电机、电机轴承和水泵轴承设温度变送器输出信号）。泵进出口设波纹补偿器减振。如果运行泵故障或不能提供额定压力，马上切换至备用泵，并发出报警信号。同时运行泵连续运行一段时间（168小时）后将自动切换，切换时系统流量和压力将保持稳定。
（2）电加热器。高海拔地区冬季气温极低，为了避免换流阀冷却系统主循环回路中冷却水的温度过低，影响冷却系统正常运行，需要在主循环回路中安装电加热器。通常情况下，电加热器的安装位置在主循环冷却回路的脱气罐内，具体位置如下图1所示。在安装和使用电加热器时，要注意保证管路内冷却水持续流动，然后才能启动电加热器。这样能够有效防止电加热器干烧，从而避免电加热器出现故障。主循环回路中共计有4台电加热器，每2台为一组，两组循环运行。
图1 电加热器工艺原理的位置图
（3）脱气罐。换流阀冷却系统中的循环水，在电加热器作用下会生成大量热气。脱气罐的作用之一就是根据密闭循环回路中气体压力的变化，当压力值达到警戒线时自动排除气体，达到稳定压力的效果。脱气罐的作用之二是作为辅助的加热罐，在高海拔地区低温环境下，可以将电加热器放置到脱气罐中，达到提升温度的效果。
2、去离子水处理回路
离子交换器由不锈钢离子罐、离子交换树脂等组成。通过离子交换器对主循环回路中的部分介质进行纯化，达到长期维持极低电导率的目的。另外，离子交换器中添加了新型高分子材料—离子交换树脂。这种材料在过滤冷却水中钙、镁等微量离子时有显著作用。整个水处理回路中共配备2台去离子水处理器，其中又包括了4个离子罐。离子交换器器1台正常使用，另外1台备用。两台离子交换器共用一套控制系统，当正常使用的1台离子交换器发生故障后，控制系统自动切换到另一台交换器，避免对冷却系统正常运行产生影响。
3、补水系统
补水系统中主要的设备有补水泵、原水罐、过滤器等。其中，补水泵供给3台，其中2台正常运行，另外1台作为备用。随着换流阀内冷却系统运行时间的延长，膨胀罐内的冷却介质会逐渐损耗、减少。膨胀罐内安装有自动检测装置，如果罐内冷却介质降到标准线以下，检测信号传递到终端控制器，然后发送控制信号，补水泵启动，自动补充冷却介质。在补水系统中，另外设有1台原水泵和1个原水罐。原水泵的作用主要有二，其一是补水，将外源水引进原水罐；其二是过滤，过滤掉外源水中的杂质。
二、换流阀外冷却系统设计
1、闭式冷却塔
阀内冷却液在闭式冷却塔的盘管内循环经过，冷却液的热量经过盘管散入经过盘管的外冷却水中。同时机组外的第一股空气从顶部进入，与盘管内水的流动方向相同，循环冷却水从盘管上落至PVC热交换层进行冷却。在此过程中一部分的水蒸发吸走热量，热湿空气从冷却塔顶部另一侧排出到大气中。其余的水落入底部水盘，汇集到地下循环水池。具体的冷却塔系统运行原理如下图2所示。
图2 冷却塔系统运行结构图
2、喷淋泵组
（1）泵组。根据换流阀冷却设计要求的不同，系统中使用安装的喷淋泵数量也有一定差异，通常情况下为偶数台，两台互为一组，共用一个闭式冷却塔。这样就可以保证两台喷淋泵能够协同工作，提高了喷淋泵的运行效率和安全性能。每个泵组之间相互独立，这样即便是其中一个泵组出现故障，也不会对整个冷却系统的运行造成大的影响。
（2）单轨吊装置。每个泵组的控制系统连接一台单轨吊装置，装置两端注意加装端头锁紧装置，可以防止喷淋水泵脱轨。
（3）电机。喷淋泵组的电机可以选用3-5级电机，为了保证喷淋泵运行稳定，可以设置2台电机，1台正常使用，1台作为备用。
3、喷淋水处理系统
（1）活性炭过滤器。以往喷淋水系统使用中经常会出现喷头堵塞的问题，活性炭过滤器主要安装在水管的进口和出口两端，可以起到过滤、净化作用。另外，在活性炭过滤器上安装压力表，当活性炭过滤器使用一段时间后，过滤效果变差，出水困难，压力表上压力增大进行报警，这样就方便管理人员及时更换活性炭过滤器，保证了过滤功能的正常使用。活性炭过滤器可以搭配反洗水泵使用，避免了冷却系统排放水污染问题。
（2）全自动反清洗过滤装置。该装置直接连接活性炭过滤器的出水口，主要组成设备有过滤器、喷淋水软化设备等。整套装置利用单片机进行控制，可以人工设定控制程序，完成定时启动、压差自动调节等功能。现阶段换流阀冷却系统中使用的全自动反清洗过滤装置，最大过滤精度能够达到100μm，平均过滤掉的污水量能够达到总水量的3%-6%。
（3）补充水软化及加药装置。高海拔地区换流阀冷却系统中使用的水大多数是直接抽取的地下水，由于水中含有较多的钙、镁离子，长期使用这些离子会附着在冷却系统管路、设备的内壁上，久而久之影响冷却系统运行效率。补充水软化设备中放置有离子交换树脂，冷却水流经离子交换树脂时，内部的钙、镁离子会被吸附，从而延长了整套系统的使用寿命。另外，还可以像补充水中加入化学药剂，将游离态的钙、镁离子转化为沉淀物，通过吸附、过滤后也能够达到硬水软化的效果。
（4）自循环过滤系统。经过冷却系统过滤、净化后的水，可以重新循环使用，既可以节约水资源，又能够维持整个换流阀冷却系统的正常运转。该系统中主要的设备有喷淋水自循环过滤器、喷淋水排水、反渗透装置等。以喷淋水排水装置为例，在系统排水口处安装水质检测装置，排水前先进行水质检测。如果水质污染程度超过标准值，系统自动排水装置关闭。管理人员可以手动打开排污阀，将积累的杂质放出，然后重新运行自循环过滤系统。另外，自循环过滤系统还能够自动调节喷淋水量，从而保证系统散热均匀。
4、辅助设计
（1）排污系统。主要组成设备有液位开关、积水池等。排污泵安装在积水池内，积水池内安装限位开关，当积水池内的水位升高到一定程度后，限位开关自动闭合，系统联通后排污泵自动启动，将积水池中多余的水抽出，排放到雨水井中。当积水池中水位重新降低，并且达到限定值后，排污泵停止运作。
（2）喷淋水池。高海拔地区的换流阀冷却系统，在设计和安装时应当考虑到低温和冻土层的影响。喷淋水池的深度一般在地下2m-3m左右，为了避免冻土层的周期性冻融，导致水池出现泄漏问题，还必须要设置保温层，并且在水池底部和四壁做好防腐工作。喷淋水池的容积需要根据换流阀冷却系统补充水容量来确定，通常为补充水容量的1.5倍。
结语
高海拔地区由于气候环境、地质环境的特殊性，决定了在设计和安装换流阀冷却系统时，必须要考虑实际情况，进行科学设计，选择合适的设备型号，这样才能保证换流阀冷却系统投入使用后，能够稳定、可靠的运行。
参考文献：
[1]张彦军，马海麟，于会勇.高海拔地区换流阀冷却系统冬季运维对策[J].青海电力，2014，33（s1）：16-17.
[2]陶敏，梁家豪.贵广I回肇庆换流站换流阀冷却系统逆止阀异常事件分析及对策[J].中国高新技术企业，2016（35）：174-176.
论文作者:刘建华
论文发表刊物:《河南电力》2018年17期
论文发表时间:2019/3/5
标签：系统论文; 喷淋论文; 回路论文; 装置论文; 水泵论文; 过滤器论文; 活性炭论文; 《河南电力》2018年17期论文;