摘要:阀冷系统作为换流站最重要的辅助设备,可将换流阀运行过程中90%的热损耗交换到室外,从而保障晶闸管的良好性能,但因阀冷系统漏水造成直流闭锁的事件时有发生,且因技术水平的差异造成阀冷系统漏水后不能及时正确的应急处置,对换流阀、主泵及其他重要设备衍生二次损坏。本文通过对阀冷系统漏水因素分析、泄露跳闸出口逻辑进行深入研究,提出阀冷系统漏水改进措施及日常运维建议,保障高压直流系统稳定运行。
关键词:高压直流系统 阀冷系统 漏水
Analysis and improvement of water leakage in cold system of HVDC valve
Geng Chengtong,He Ying,Han Guangyu,Jia Hui
(Chuxiong Power supply Bureau, Yunnan Power Grid Co., Ltd., Chuxiong, 675000)
Abstract: valve cooling system for converter station is the most important auxiliary equipment, can be 90% of the heat loss in the process of converter valve operation exchange to the outside, to ensure the good performance of thyristor, but because of the cold system leakage causes of HVDC pole blocking events are occurring, and valve cooling system caused by the differences of the technical level of the leakage is not correct in time after the emergency disposal, switch valve main pump and other important equipment derivative secondary damage based on valve cooling system leakage factor analysis reveal that tripping logic of the export of in-depth study, put forward valve cooling system improvement measures and Suggestions of daily operations, to ensure stable operation of HVDC system
Key words: HVDC system cold valve system leakage
0 引言
阀冷却系统分为阀内冷系统和外冷系统,内冷系统为封闭式管道,用于冷却换流阀运行过程中的热损耗,外冷却系统连接到室外,通过冷却塔对内冷水进行换热,阀冷系统渗漏或泄露会间接或直接导致永富直流闭锁,则熟练掌握阀冷系统漏水原因、出口逻辑及漏水处理方法,在阀冷系统漏水时第一时间关闭相关阀门,防止渗漏变成泄漏就变得尤为重要。
1 阀冷系统漏水出口定值及逻辑介绍
1.1 阀冷系统漏水出口定值介绍
以±500kV永仁换流站为例,阀内冷系统(除P21至C21手动补水回路外)渗漏或泄露会间接或直接导致永富直流闭锁,阀外冷系统会间接导致跳闸,与漏水相关跳闸逻辑条件如表1:
表1阀冷系统跳闸逻辑定值
1.2 阀冷系统漏水出口逻辑介绍
如图1所示,阀冷却系统产生的漏水会被收集到阀底层屏蔽罩内的收集部件里,使用通过一个光障碍的光脉冲来检测漏水量,如果光障碍没有挡住光脉冲,这个光脉冲会返回到LWD,此时无信息输出。当漏水量上升超过一个确定的界限,通过一个漂浮的连杆使光障碍阻挡光脉冲通过,此时产生一个相应的报警,如果漏水量越过第二个界限,依据同样的道理则产生一个跳闸信息。期间,光发射模块周期性地向漏水检测器的挡板发送光脉冲,多模星型耦合器用于光功率的衰减和发射脉冲的分配,光接收模块将从光挡板返回的回报光脉冲转换为电信号,通过对这些回报信号产生检测漏水的信息,并发送到极控。当漏水检测连续三次采样均无回报信号时,就会发出漏水的第一级报警信号,当漏水水平达到第二级时,将会发出一个跳闸信号,发信号的同时,“跳闸信号”信息也会通过现场总线发送至直流控制保护系统,跳开换流变进线断路器并ESOF(紧急停运)。
如图2所示,阀内冷系统控制器采集现场模拟量(高位水箱液位、进阀压力、进阀温度、流量等)和开关量,输出软报文和功率回降信号通过PROFIBUS总线上传至上位机极控系统,阀内冷控制系统接收到异常模拟量和开关量,经逻辑判断输出跳闸信号上传至极保护接口屏,跳开换流变进线断路器并执行ESOF命令。
2 阀冷系统漏水原因分析
因阀冷系统使用AISI不锈钢低碳管材,材质损坏导致漏水情况概率低不予考虑,阀冷漏水主要因素归纳如下:
1.球阀、蝶阀、电磁阀、止回阀、泄空阀等元件损坏或法兰密封圈老化等造成泄漏跳闸;
2.流量计、压力表、液位计等表计金属导管脱落引起,可能因安装工艺、设备材质、现场震动原因导致金属导管脱出造成泄漏跳闸。
3.若喷淋泵出水压力不足或喷头损坏导致喷头无法覆盖冷却塔蛇形盘管,或冷却塔蛇形盘管长期运行在含杀菌灭藻剂、缓蚀阻垢剂及杂质的湿热环境中,导致生锈、腐蚀情况,造成阀内冷水大量泄漏后跳闸。
4.阀组件连接阀冷PVC主管及支管因电腐蚀漏水,通过阀塔底部VHA装置触发跳闸,或通过阀冷跳闸逻辑出口。
5.阀厅飞虫挡住VHA/LWD漏水检测装置光脉冲挡板,致使VHA跳闸出口。
图1VHA/LWD出口逻辑图
图2 阀冷系统出口逻辑图
3 改进措施
结合换流站日常运维,针对阀冷系统跳闸逻辑和漏水原因分析,提出以下改进措施:
1.如图3、图4所示,对现场阀冷系统机械表记加装支架进行稳固处理,对阀门、法兰螺栓进行防松动标识,日常运维发现标识移位及时处理,严格按设备检修周期更换阀门、法兰密封圈且密封圈规格要相同。
图3 物理机械表计加固处理
图4 螺栓防松动标识
2.及时加盐加药对阀外冷水进行软化处理,并跟踪藻类滋生及冷却塔盘管锈蚀情况,加强工作站监视,对进阀温度、进阀压力、高位水箱液位、冷却水流量进行多维度分析。
3.加强阀厅内水管红外监测和巡视,及时发现阀厅密封不严隐患。
4.如图5所示,对VHA/LWD加装防虫罩,并对跳闸回路进行“三取二”逻辑改造,防止单一回路故障造成拒动或误动风险。
图5 VHA漏水检测防虫罩
5.阀内冷系统漏水应及时根据漏水点采取紧急停运的应急措施,而外冷水系统应尽快处理并关注进阀温度,编制《阀冷系统漏水应急处置预案》,并对易漏水点进行辨识及培训,如图6:
1)漏水点:V205/V235/V236/V218泄空阀、FIT01C/FIT01A/FIT01B、阀塔进出水蝶阀、V033/V034/V035蝶阀、高位水箱进出水法兰、V423-V426球阀、LIT13磁翻板液位计。
2)应急处置:无论渗漏还是泄漏,需向总调申请直流系统停运,关闭V022、V036、V023蝶阀(V033、V034、V035蝶阀悬空装设,操作风险较大)。
3)漏水原因:阀门元件老化。
图6 阀冷漏水点分析及应急处置
6.结合换流站预试定检工作,专项检查并及时处理阀厅PVC水管电腐蚀问题。
4 结束语
本文通过对永富直流阀冷系统漏水因素分析、泄露跳闸出口逻辑进行深入研究,提出阀冷系统改进措施及日常运维建议,方便配置水冷系统的换流站运维人员今后提升阀冷系统运维质量和应急处置效率,进而提高永富直流运行的可靠性,减少直流闭锁风险,本文所提改进措施已在永富直流使用,对其他直流起借鉴作用。
参考文献
[1]《±500kV永仁换流站运行规程》,2018年。
[2]《云南永仁至富宁直流输变电工程VHA设计报告》,2015年。
作者简介
1.耿成通,男,出生于1991年2月,学士学位,工程师,变电运行技师,从事高压直流运维工作,邮编:675000,Email:772904265@qq.com 。
2.何颖,女,出生于1995年4月,学士学位,变电运行高级工,从事高压直流运维工作,邮编:675000,Email:273154878@qq.com。
论文作者:耿成通,何颖
论文发表刊物:《电力设备》2019年第24期
论文发表时间:2020/4/30