（1.中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局 贵州贵阳 550081）
摘要：高压直流输电换流阀设备通常采用水冷方式冷却，阀塔阳极电抗器运行中振动大，水管接头数量多，是高压换流阀水冷系统的薄弱环节。阳极电抗器冷却水管渗漏而引起的直流强迫停运事件屡有发生，对电网安全、稳定运行产生了较大影响。为了降低阳极电抗器冷却水路系统渗漏发生的概率，本文对某运行了14年的换流站阳极电抗器冷却水管运行和老化情况进行分析，并提出了相应的防渗漏措施，对高压直流工程换流阀阳极电抗器冷却水路的设计、运维、检修具有一定参考价值。
关键词：换流阀；阳极电抗器；冷却水管；渗漏
1 引言
特高压直流输电在解决电网兼容、异步电网、远距离输电和电力电缆传输中取得了广泛应用，直流输电在我国电网构成中，特别是在“西电东送”“北电南送”和“五纵五横”的电网建设中发挥了巨大的作用[１]。本文研究的换流站运行已达14年，发生过2起因阳极电抗器冷却水管漏水导致的直流闭锁和多次水管漏水异常。因此，分析阳极电抗器冷却水管运行情况，研究防渗漏措施对提高换流阀设备的运行可靠性有着重要作用。本文针对换流阀阳极电抗器冷却水管渗漏的原因、运行情况、水管及接头老化情况和防渗漏措施等几方面展开研究，以确保阳极电抗器乃至整个直流输电系统安全可靠运行。
图1 阳极电抗器分支冷却小水管接头
2 阳极电抗器冷却水管运行情况
密封圈密封不仅结构简单、安装方便，而且密封可靠，广泛用于换流阀水路冷却系统密封[2]。阳极电抗器冷却水路接头与本体装配采用密封圈密封，运行中未发生过渗漏水。接头与水管的装配采用卡口密封，其结构如图1所示，由于管径较小，安装力矩仅1.0Nm，安装工艺控制困难，历年来的渗漏水均发生在该位置。此外，在部分水管接头需要进行90度转弯的位置，在图1的部件1和部件3之间，连接了一个如图2所示的转弯接头，形成了一个组合接头。转弯接头的连接方式与小水管相同，都是卡口密封结构。
图2 阳极电抗器冷却水管组合接头
每台阳极电抗器上有小水管10根，分支冷却小水管接头20个，其中组合接头9个。一个±500kV换流站共有阳极电抗器288台，小水管接头5760个。某换流站投运14年发生小水管脱落并导致直流单极闭锁事件2起，运行14后，对5760个水管接头进行排查，发现渗水点122处，其中组合接头93处，占比约76%。
3 阳极电抗器冷却水管渗漏水原因分析
现场对运行14年的阳极电抗器冷却水管、卡口、接头进行解体检查，发现其质地变硬，发脆，对其物理特性进行测试，并与同样材质的新材料进行对比，结果如表1所示。
表1 某换流站阳极电抗器小水管及接头物理性能分析
根据表1参数对比情况，经过14年运行后水管接头的部分材料特性有了明显的变化，如“屈服应力”、“拉伸模量”、“夏氏缺口冲击强度”和“热变形温度”等参数明显降低，这些物理特性直接影响水管接头的使用性能。由于这些参数的偏差，可能会造成水管接头的使用性能下降，在一些突发的使用环境下，就会存在渗漏水的风险。
结合材料物理性能分析结果和设备运行情况，可以得出接头渗水的原因为卡口老化、物理性能下降导致密封失效。现场对渗水接头更换卡口后不再渗水，这一现象进一步验证了该结论。但是，再一次停泵、起泵后，原来不渗水的接头会出现新的渗水点，因此，起动主泵的冲击是渗水的诱因之一。轻微渗水不会危及直流系统运行，而水管脱落则会导致直流闭锁或非计划停运。导致水管脱落的因素，一是在设备长期运行中，卡口（如图1，部件2）发生变形、开裂，或卡口的卡紧位置过浅，导致卡口无法卡住水管（如图1，部件1），在阳极电抗器运行振动和内冷水循环压力的共同作用下水管与卡口脱离；二是在阳极电抗器长期运行振动的作用下，小水管压紧螺母（如图1，部件3）发生松动甚至脱落。
4 防渗漏措施
阳极电抗器渗漏水对高压直流输电系统安全可靠运行危害极大，综合本文对冷却水管运行情况和渗漏水原因的分析，我们可以在阳极电抗器的设计、安装、运维、检修各个环节采取相应措施防止阳极电抗器水冷回路渗漏水。1）设计阶段：水管管径过细，并联管路较多，接头数量多、安装力矩偏小等因素增加了阳极电抗器冷却管路漏水的风险，设计阳极电抗器时可考虑采用更粗管径的水管，增加单根水管的通流能力，减少并联水路，少使用或不使用组合接头。2）安装阶段：严格控制安装工艺，确保水管、卡口安装到位后再按规定力矩紧固压紧螺母，并做好紧固标识，验收时应进行打压试验，并在打压试验中对接头进行渗水检查。3）运维阶段：加强膨胀罐（高位水箱）水位变化的监视，特别关注非温度引起的液位变化，在发生液位降低引起频繁补水时，应立即对换流阀水管进行巡视检查，确保及时发现微小渗漏，防止漏水情况扩大。4）检修阶段：阳极电抗器运行中振动较大，应结合停电检修对其水管接头进行外观检查，查看接头处及下部有无渗漏及水迹，查看接头紧固标记线是否有偏移，如偏移，应按照规定力矩紧固。对运行年限较长的换流阀，应定期对阳极电抗器水管及密封元件开展老化分析，在失效前进行更换处理。
5 结语
本文对换流阀阳极电抗器冷却水管渗漏的原因、运行情况、水管及接头老化情况等进行了分析，并提出在阳极电抗器的设计、安装、运维、检修各个阶段可以采取的防渗漏措施，希望对高压直流工程换流阀阳极电抗器冷却水路的设计、运维、检修提供一些参考，以确保阳极电抗器乃至整个直流输电系统安全可靠运行。
参考文献：
[1]刘振亚．全球能源互联网[Ｍ]．北京：中国电力出版社，2015
[2]肖晋，李申等.特高压直流输电换流阀防渗漏技术研究[J]．新技术新工艺 2016年 第11期
作者简介：
李兵（1990-），男，主要从事高压直流输电系统换流阀等设备运检工作。
论文作者:李兵1,陈亮,田靖,石永立,李道豫
论文发表刊物:《河南电力》2018年13期
论文发表时间:2018/12/26
标签：阳极论文; 水管论文; 电抗器论文; 卡口论文; 渗漏水论文; 情况论文; 组合论文; 《河南电力》2018年13期论文;