王圣焱
广东天广工程监理咨询有限公司 广东广州 510000
摘要：本文以换流阀冷却系统为研究对象，介绍了高压柔性直流输电换流阀冷却系统概念，从内冷却系统、外冷却系统、控制系统等方面，阐述了高压柔性直流输电换流阀冷却系统典型配置。并结合高压柔性直流输电换流阀冷却系统典型配置，对高压柔性直流输电换流阀冷却系统调试方法进行了简单的分析，以期为高压柔性直流输电换流阀冷却系统稳定运行提供有效的借鉴。
关键词：高压柔性直流输电换流阀；冷却系统；调试
前言
高压柔性直流输电换流阀冷却系统主要是以换流阀为基础，每一阀厅一组换流阀内包括内冷却系统、控制系统、外冷却系统等几个模块，相关模块的有机整合形成了独立封闭的循环水冷却系统。而为保证系统实时通信、控制、保护功能的有效实现，对高压柔性直流输电换流阀冷却系统调试方法进行适当分析具有非常重要的意义。
1.高压柔性直流输电换流阀冷却系统工艺流程
高压柔性直流输电换流阀冷却系统主要运行流程为纯水——原水罐——离子交换系统——膨胀罐——冷却塔（The cooling tower）——主循环泵————换流阀水冷却管道——加热器。即纯水经主循环泵升压后，进入高压柔性直流输电换流阀管道系统外部冷却塔（The cooling tower）内，与外部冷却塔（The cooling tower）空气、水等进行热量交换。随后与换流阀高功率器件进行热量交换。在温度冷却至标准温度后，经脱气罐进入主循环泵入口。将主循环泵与膨胀罐连接。利用氮气稳定系统，可形成密闭式冷却循环回路，保证系统内冷却介质压力恒定[1]。
2.高压柔性直流输电换流阀冷却系统典型配置方案
2.1高压柔性直流输电换流阀内冷却系统
高压柔性直流输电换流阀内冷却系统主要是以去离子水为介质的冷却系统。内冷却系统包括离子交换系统、膨胀罐、脱气罐、原水罐、加热器、主循环泵及相关管道。在内冷却系统正常运行阶段，换流阀内冷却系统具有两台主循环泵，其中一台主循环泵是冷却水流动主要驱动模块。冷却水流经换流阀子模块散热器可吸收IGBT（绝缘栅双极型晶体管）器件热量，温度上升[2]。随后冷却水进入外冷却系统冷却塔（The cooling tower）换热盘管道，经冷却塔（The cooling tower）风冷、喷淋等降温措施，促使冷却水达到规定稳定。同时为保证极低温度下换流阀内冷却水稳定，在电加热装置对冷却水提供强制补偿的基础上，可在主循环冷却回路中并联离子交换系统，促使部分冷却水进入离子交换系统对其进行去离子处理。
2.2高压柔性直流输电换流阀外冷却系统
高压柔性直流输电换流阀外冷却系统冷却介质为软化水，冷却装置为封闭式冷却塔（The cooling tower）装置。现阶段我国换流阀外冷却系统主要为三台冷却塔（The cooling tower）并联模式，每一台冷却塔（The cooling tower）均以额定容量的1/2进行配置。通过冷却塔（The cooling tower）与缓蚀阻垢系统、自滤系统、杀菌灭藻系统、软化系统、喷淋水池等模块配合，可达到良好的温度冷却效果。在冷却水温度低于标准值时，可仅运行一台冷区塔。随后根据冷却水稳定变化情况，依次起动其余两台冷却塔（The cooling tower）。为保证冷却效果，可以冷却水进入换流阀稳定、目标温度值间偏差为入手点，开展PID（比例、积分、微分）运算，输出模拟量信号。控制变频器进行升降及风机起停作业。若冷却水温度达到设定值，外冷却系统喷淋装置会强制起动，避免管道系统出现结冻。
2.3高压柔性直流输电换流阀控制系统
高压柔性直流输电换流阀控制系统典型配置主要是由两套换流阀冷却控制系统以交叉方式与直流控制保护系统相连。在高压柔性直流输电换流阀冷却控制系统中，每一套换流阀冷却装置均可独立运行，进行高压柔性直流输电换流阀冷却系统故障处理。
在实际运行过程中，高压柔性直流输电换流阀冷却控制系统可采用开关量干接点、模拟量信号、Profibus（程序总线网络）报文的方式，与直流控制保护系统进行信息交互。具体配置如图1。
图1 高压柔性直流输电换流阀冷却控制系统结构
如图1所示，在高压柔性直流输电换流阀冷却控制系统内主要通过开关量I/O（输入输出系统）节点，与直流控制保护系统进行信息交互；而设备状态监测、高压柔性直流输电换流阀冷却系统报警信息参数量较大，可经两路Profibus总线，进行信息交互[3]。
3.高压柔性直流输电换流阀冷却系统调试措施
3.1高压柔性直流输电换流阀内冷却系统调试
首先，膨胀稳压系统调试主要是在膨胀罐及管路用纯水清洗完毕之后，向膨胀罐内注入50%左右的纯水。在纯水注入完毕后，向膨胀罐内充入氮气，调节相关换流阀，促使高压柔性直流输电换流阀内冷却系统压力达到恒定。
其次，脱气加热系统调试需要在脱气罐及管路用纯水清洗完毕后，由脱气罐管路向脱气罐内注入纯水。随后起动电加热器，调节脱气罐换流阀，促使脱气罐出水温度与标准规定相符。
再次，主回路调试需要向脱气罐内注入纯水，待纯水到达高位之后，投入内冷却回路、换流阀组回路。同时起动主循环泵进出口换流阀，促使主循环泵内空气全部排出。随后起动主循环泵，调整系统流量与设计规范相符。
最后，离子交换系统调试需要在起动补水泵的基础上，对原水罐内离子交换器进行冲洗。在离子交换器冲洗干净之后，可向离子交换器内注入30%左右纯水。并装填树脂。在树脂装填完毕后进行树脂冲洗，直至水质与标准规定相符。
3.2高压柔性直流输电换流阀外冷却系统调试
首先，在缓蚀阻垢系统调试/杀菌灭藻系统调试阶段，调试人员可首先利用软化水，对管道、溶药箱进行冲洗。在管道、溶药箱冲洗完毕后，向溶药箱内配制60%液位缓蚀阻垢剂/杀菌灭藻剂。同时起动计量泵进出口，排出泵内空气。并起动计量泵向外部循环系统中添加适量缓蚀阻垢剂/杀菌灭藻剂。最后依据外循环系统补水情况，结合化验数据，及时调整缓蚀阻垢剂/杀菌灭藻剂添加量。
其次，对于喷淋冷却系统调试而言，调试人员可向喷淋水池内注入水分至高水位。起动在闭式冷却塔（The cooling tower），并逐步打开喷淋泵进出口，将喷淋泵内空气排出。随后起动喷淋泵，结合设计规范，调节喷淋水流量。
最后，在自滤系统调试阶段，调试人员可采用软化水，将砂滤罐体、管路冲洗干净。依据设计规范，在砂滤罐体内进行滤料装填。在滤料装填完毕后，进行砂滤过滤器冲洗作业，直至出水水质达到规定要求为止[4]。
3.3高压柔性直流输电换流阀冷却控制系统调试
高压柔性直流输电换流阀控制系统调试主要是在关键控制指令的指导下，对控制系统故障后动作情况、温度控制逻辑进行合理调整。并依据控制逻辑对调试结果进行验证。高压柔性直流输电换流阀控制系统具体调试内容如表1。
表1 高压柔性直流输电换流阀控制系统调试方案
4.总结
综上所述，高压柔性直流输电换流阀冷却技术是现阶段最先进的输变电冷却技术之一，也是我国重点发展的智能冷却领域技术。在高压柔性直流输电换流阀冷却技术中换流阀具有模块化、多电平特点。因此，在高压柔性直流输电换流阀冷却系统调试过程中，调试人员可依据高压柔性直流输电换流阀冷却系统主要配置，结合设计规范，依据规定流程，进行内冷却系统、外冷却系统及控制系统的合理调试，保证系统各个运行参数与设计规范相符。
参考文献：
[1]阮守军，楚国华，丁升，等. 高压柔性直流输电换流阀冷却系统配置方案和调试方法[J]. 电气技术，2018（5）：11-111.
[2]换流阀冷却系统腐蚀与沉积分析模型与影响因素研究[D]. 华北电力大学（北京），2016.张颜真，熊旭，陈海燕. 阀冷系统在柔性直流输电工程中的应用[J]. 中外企业家，2015（3Z）：123-123.
[3]赵正一，刘俊杰，陈本乾，等. 采用制冷主机的换流阀冷却系统研究及设计[J]. 自动化应用，2017（4）：53-54.
[4]闫迎，晏桂林，郝剑波. 高压直流换流阀水冷却系统常见缺陷分析及对策[J]. 湖南电力，2017，37（04）：60-62+72.
论文作者:王圣焱
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/20
标签：系统论文; 柔性论文; 高压论文; 冷却水论文; 脱气论文; 控制系统论文; 冷却塔论文; 《建筑模拟》2018年第33期论文;