关键词：换流站；阀厅；消防系统；优化方案
0 引言
某换流站极I阀厅高端Y/Y B相换流阀触发板起火故障，由于直流换流站的阀厅消防系统没有设计闭锁直流功能，在换流阀发生火灾的第一时间没有将直流系统闭锁，致使起火的换流阀继续燃烧，对换流阀设备造成了较大损坏。为了保证阀厅换流阀安全、可靠运行，因此，必须对阀厅消防系统进行优化及改进，最大限度地减少因火灾等情况对换流阀造成的损坏。
1阀厅消防系统常规配置与简介
直流换流站阀厅消防系统通常配置为两套不同原理的消防系统，即一套为极早期烟雾探测系统（VESDA），另一套为紫外火焰探测系统，用以及时、快速反映阀厅内换流阀设备发生故障引起烟雾、明火等火灾情况。
1.1 阀厅极早期烟雾探测系统（VESDA）
极早期烟雾探测系统（VESDA）是一般由空气采样管网、火灾报警装置及显示控制单元组成，通过对阀厅内的空气进行主动吸入式采样监测，以判断阀厅内是否有烟雾产生为判据，实时监测对阀厅内的空气烟雾浓度进行监测。
1.2 阀厅紫外火焰探测系统
紫外火焰探测器通过对明火或电弧光谱进行分析，判断是否有火焰或者电弧产生，以此判断火灾的发生，紫外火焰探测器对明火及电弧十分敏感。通常每极阀厅配备8个紫外火焰探测器，阀厅四角各一个，换流变阀侧和阀厅走廊侧各2个，能及时检测到阀厅内的明火并告警。
2阀厅消防系统运行现状
（1）正常运行时，阀厅空调系统送风量达40000m3/h，新风量达10000 m3/h，一、二次回风量达3000m3/h，因此阀厅内的空气流速较快，极早期烟雾探测器能够快速反映火灾发生的情况，但不易判断出发生火警的部位。
（2）阀厅消防系统的设备故障后不易修复或更换，像紫外火焰探测器位于阀厅内部，若出现故障，则必须在换流阀检修情况下才能够更换，所以必须考虑紫外火焰探测器故障时不影响火灾的检测。
（3）阀厅内虽有空调始终保持5～10Pa微正压，但难免有灰尘进入，又由于其检修周期一般为一年，因此，阀厅内聚有大量灰尘，这可能导致极早期烟雾探测器因灰尘等颗粒物过多导致误报警。
（4）当前直流换流站阀厅消防系统启动时，均为报警，报警信号直接输出至火灾报警主机，未设计闭锁直流系统功能。
3 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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电源模块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。
4 阀厅消防系统改造原则
（1）阀厅紫外探测系统的探头布置应完全覆盖整个阀厅，阀塔内有火焰产生时，发出的明火或弧光能够至少被2个探测器检测到。
（2）阀厅内极早期烟雾探测系统的管路布置应以探测范围覆盖整个阀厅为原则，并且发生火灾时至少要有2个探测器检测到同一处的烟雾。
（3）极早期烟雾探测系统和紫外火焰探测系统发出的跳闸信号直接送到冗余的直流控保系统，由直流控保系统执行闭锁命令。
（4）在阀厅空调进风口处装设烟雾探测探头，启动周边环境背景烟雾浓度参考值设定功能，防止外部燃烧秸秆等产生的烟雾引起阀厅极早期烟雾探测系统误动。
（5）极早期烟雾探测系统一般分为4级报警，分别是警告、行动、火警1和火警2，采用火警2（最高级别报警）作为跳闸判据。
5 阀厅消防系统改造方案
方案一：（二取二）
（1）阀厅极早期烟雾探测系统
在原配置系统中每极阀厅设置了3台极早期空气采样探测器监视阀厅阀塔，经过设计论证，满足阀厅对消防的要求，需将极早期空气采样探测器主机报警接点分别送至极控A、B系统作为启动闭锁直流的判据。
（2）阀厅紫外火焰探测器
根据阀厅消防系统改造原则，拟在阀厅大门两侧墙壁上各增加1个紫外火焰探测器，每个阀厅增加2个紫外火焰探测器，使阀厅内紫外火焰探测系统的检测范围更广、更精确。
（3）跳闸逻辑回路
阀厅内所有极早期传感器有一个检测到烟雾，且同时阀厅内所有紫外火焰探测器中有一个检测到弧光，当两个条件同时满足时，允许跳闸闭锁直流；若进风口极早期传感器监测到烟雾时，闭锁极早期系统的跳闸出口回路，若此时有2个紫外火焰探测器报警时，仍允许跳闸出口。
方案二：（三取二）
（1）阀厅极早期烟雾探测系统和阀厅紫外火焰探测器改造方案与方案一中相同。
（2）增加一套烟感探测器或紫外感光火灾探测器。若增加一套烟感探测系统，需在阀厅内壁四周及顶部布置适当数量的烟感探测器；若增加一套紫外火焰探测系统，需在原紫外火焰探测器处增加一套冗余紫外火焰探测系统，每极阀厅需增加8个紫外火焰探测器，实行双系统同时运行，同时检测阀塔各元部件。
（3）跳闸逻辑回路
阀厅内所有极早期传感器有一个检测到烟雾、阀厅内所有紫外探头中有一个检测到弧光、阀厅内所有烟感探测器有一个检测到烟雾时，当上述两个及以上条件同时满足时，允许跳闸闭锁直流；若进风口极早期传感器监测到烟雾时，闭锁极早期系统与烟感探测器系统的的跳闸出口回路，其他另两个跳闸回路仍然开放。如果采用两套紫外火焰探测系统和一套极早期吸气式探测系统，则按 “三取二”逻辑跳闸出口，进风口极早期传感器监测到烟雾时，仅用作报警提醒运行人员采取相应措施。
6 结语
本文从安装成本、实施可行性、运行可靠性以及换流站实际等综合考量，以方案一为最优方案。此方案投入成本不多，采用“二取二”逻辑跳闸回路，避免了由于单一元件故障导致消防系统误动，此方案采用了多回路跳闸出口闭锁直流，也防止了单一逻辑模块故障致使消防系统拒动，实现了阀厅消防系统启动停运直流的功能，最大程度的保证阀的运行安全。
参考文献：
[1] 赵婉君，高压直流输电工程技术.北京：中国电力出版社，2004.
[2] 浙江大学发电教研组直流输电科研组.直流输电[M].北京：电力工业出版社，1982.
[3] 戴寒光，王渝红，李兴源，等.±500kV德阳换流站交流滤波器配置策略分析[J].华东电力2013，40（3）.
[4] 何胜红，苏杏志，陈志平，等.一次GIS避雷器中的局部放电在线检测和故障分析[J].高压电器，2012，48（8）：89-93.
论文作者:杨斐
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/12
标签：系统论文; 探测器论文; 烟雾论文; 火焰论文; 回路论文; 消防系统论文; 厅内论文; 《当代电力文化》2019年第15期论文;