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        探討特高壓換流站閥冷系統(tǒng)隱患分析及整改措施

        2019-10-21 09:00:38郎作云

        郎作云

        【摘 ?要】對(duì)于特高壓換流站閥冷系統(tǒng)中的冷水流動(dòng)量以及水池中的壓力、水位、冗余等系統(tǒng)的傳感器在電源監(jiān)控和電壓監(jiān)控繼電器中出現(xiàn)的安全問題。本文主要針對(duì)閥冷系統(tǒng)的西河北以及運(yùn)行規(guī)律展開研究,并對(duì)其中的一些隱患提出了相關(guān)解決方案。

        【關(guān)鍵詞】特高壓;換流站;閥冷系統(tǒng)

        引言

        在高壓換流站中,換流閥有著重要的作用,它是換流站能夠做到交流電與直流電相互轉(zhuǎn)換的重要構(gòu)件,一般情況下,平均電流在3700A左右,不過若是運(yùn)作時(shí)間較長,則會(huì)出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象。而閥冷系統(tǒng)有著優(yōu)秀的降溫作用,保證換流閥能夠在正常溫度下運(yùn)行??扇绻y冷系統(tǒng)出現(xiàn)了故障,那么會(huì)導(dǎo)致直流輸配電體系發(fā)生故障,對(duì)主網(wǎng)架的運(yùn)作造成嚴(yán)重的影響。

        一、閥冷系統(tǒng)的概念

        在閥冷系統(tǒng)中,主要結(jié)構(gòu)分為水冷和閥冷控制兩個(gè)系統(tǒng)。水冷系統(tǒng)也分為內(nèi)外兩個(gè)水冷系統(tǒng),外水冷系統(tǒng)通過冷卻內(nèi)冷水的方式進(jìn)行降溫處理,并且外水冷系統(tǒng)是循環(huán)式系統(tǒng)。而內(nèi)水冷系統(tǒng)通過為換流閥供給冷卻用水,將換流閥在工作過程中所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行吸收,保證換流閥能夠在正常的溫度下運(yùn)作,與外冷水系統(tǒng)不同,內(nèi)冷水系統(tǒng)是一種封閉式的單循環(huán)系統(tǒng)。

        閥冷控制系統(tǒng)主要工作便是監(jiān)測、管理、防護(hù)和警報(bào)。對(duì)系統(tǒng)中的內(nèi)冷水水量、水溫、水壓以及外冷水的水溫水量等數(shù)據(jù)還有一些相關(guān)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行狀況的監(jiān)測。使相關(guān)水冷設(shè)備能夠高效地運(yùn)作,如果水冷系統(tǒng)的一些參數(shù)出現(xiàn)了異常,那么可以及時(shí)發(fā)起警報(bào),并且對(duì)水冷系統(tǒng)的出口進(jìn)行保護(hù)。閥冷系統(tǒng)和控制體系中的工作狀態(tài)通過警報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行上報(bào)??刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要為SIMAT-IC S7構(gòu)建而成。電源組件西門子405為整個(gè)系統(tǒng)供給直流電,而中央處理組件則對(duì)電流的輸出和輸入進(jìn)行判別與管控以及自我診斷。輸入組件與輸出組件主要把模擬量與開關(guān)量進(jìn)行輸入或者從中央處理部分進(jìn)行輸出,并行通信組件西門子IM153和西門子IM157,以此來做到兩個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸同步進(jìn)行。

        二、閥冷系統(tǒng)的一些隱患

        閥冷系統(tǒng)對(duì)內(nèi)冷水的水溫、水流、出水壓力等進(jìn)行監(jiān)管。通過對(duì)于閥冷系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行規(guī)律分析,發(fā)現(xiàn)了閥冷系統(tǒng)中出現(xiàn)的一些隱患。

        (一)傳感器中存在的隱患

        在閥冷系統(tǒng)中,一般使用流量傳感器B100來作為內(nèi)冷水流量監(jiān)視設(shè)備。閥冷系統(tǒng)壓力傳感器B106和 B107則可以用來對(duì)冷水輸送系統(tǒng)的壓力進(jìn)行監(jiān)視。不過傳感器B107只有在傳感器B100出現(xiàn)問題無法工作之后才會(huì)被閥冷系統(tǒng)所使用。如果傳感器出現(xiàn)問題并導(dǎo)致水冷系統(tǒng)的水流量和輸送系統(tǒng)壓力的相關(guān)參數(shù)出現(xiàn)異常,并且超出安全范圍之后,會(huì)致使跳閘的現(xiàn)象發(fā)生,對(duì)直流輸送造成嚴(yán)重的影響。因?yàn)殚y內(nèi)冷系統(tǒng)只有一個(gè)傳感器出口,所以一旦流量和壓力異常,導(dǎo)致傳感器出現(xiàn)問題則可能致使閥冷系統(tǒng)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。

        閥外冷系統(tǒng)傳感器。外冷水池水位傳感器也是采用的單傳感器方式,如果水池中的水位下降到一定程度,那么系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)補(bǔ)充所使用掉的外冷水。而如果傳感器出現(xiàn)故障,比如測量值偏高或偏低,對(duì)于外冷水的管控功能出現(xiàn)問題,補(bǔ)水系統(tǒng)將不會(huì)進(jìn)行補(bǔ)水。這種現(xiàn)象會(huì)直接導(dǎo)致當(dāng)水池中的外冷水使用完后,極易出現(xiàn)噴淋泵損壞現(xiàn)象,并且對(duì)于內(nèi)冷水的使用效果也產(chǎn)生了一定程度的影響,可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)冷水的水文過高進(jìn)而致使跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn)[1]。

        (二)硬件回路中出現(xiàn)的一些隱患

        閥冷系統(tǒng)的跳閘出口回路使單機(jī)電回路如果繼電器出現(xiàn)故障,那么則會(huì)出現(xiàn)閥組跳閘的情況發(fā)生。在直流電源監(jiān)管回路中,如果監(jiān)管回路檢測出雙匯電源出現(xiàn)問題的話,那么會(huì)直接出現(xiàn)跳閘,在設(shè)計(jì)過程中存在的不足,直流電源監(jiān)管回路由F08和F04進(jìn)行供電??臻_F04輔助接點(diǎn)和監(jiān)管回路1連接,而空開F08輔助接點(diǎn)則和監(jiān)管回路2相連接。如果F04與監(jiān)管回路1的連接中斷,那么監(jiān)管回路1則會(huì)由于斷開連接而發(fā)出警報(bào),監(jiān)管回路2也會(huì)因供電異常而發(fā)出警報(bào),系統(tǒng)會(huì)判定雙匯直流電源發(fā)生異常,繼而發(fā)生直流電源的故障而導(dǎo)致閥組跳閘,造成了嚴(yán)重的影響。

        (三)交流電源電壓監(jiān)管繼電器存在的隱患

        因?yàn)殚y冷系統(tǒng)中,主泵和冷卻搭風(fēng)機(jī)等相關(guān)構(gòu)建都是交由冗余配置的交流電源進(jìn)行供電,如果監(jiān)管回路檢測到主要電源在供給電量時(shí)發(fā)生問題的時(shí)候,就會(huì)主動(dòng)切換為備用電源,以這種方式來保證閥冷系統(tǒng)能夠在主電源發(fā)生故障時(shí)不會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn),保障了閥冷系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性。因?yàn)殚y冷系統(tǒng)交流電源電壓監(jiān)管繼電器所運(yùn)用的是檢測所用的交流電源,所以在交流電源出現(xiàn)問題停止運(yùn)行時(shí),監(jiān)視工作就會(huì)無法展開,備用電源切換失敗,同樣會(huì)導(dǎo)致閥組跳閘的現(xiàn)象出現(xiàn)[2]。

        三、對(duì)于隱患的相關(guān)整改措施

        (一)對(duì)于傳感器隱患的整改措施

        針對(duì)流量和壓力異常,導(dǎo)致閥冷系統(tǒng)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象,可以取消原閥冷管控體系中B100傳感器與B106傳感器在停止運(yùn)行后,兩小時(shí)后開始進(jìn)行跳閘的指令。把內(nèi)冷水的流量及壓力過大便跳閘的質(zhì)量進(jìn)行合理的修改,B100傳感器與B106還有B107傳感器未發(fā)生故障時(shí),如果三個(gè)傳感器中有兩個(gè)傳感器小于預(yù)先設(shè)定的跳閘指令觸發(fā)數(shù)值,閥冷系統(tǒng)跳閘。如果發(fā)現(xiàn)有一個(gè)傳感器發(fā)生問題,這時(shí)需要另外兩個(gè)傳感器同時(shí)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的跳閘指令觸發(fā)值,才可以進(jìn)行跳閘。如果發(fā)現(xiàn)兩個(gè)傳感器出現(xiàn)問題停止運(yùn)作,那么還需要最后一個(gè)傳感器達(dá)到跳閘觸發(fā)值才會(huì)開始跳閘。

        (二)對(duì)于閥外冷系統(tǒng)隱患的整改措施

        針對(duì)傳感器出現(xiàn)故障,導(dǎo)致測量值異常的情況,可以將外冷水池的水位傳感器進(jìn)行優(yōu)化,把較為單一的電阻式傳感器改成和浮球水位傳感器并聯(lián),可以有效地降低故障造成異常的概率,加強(qiáng)測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在改造結(jié)束之前,需要每天定時(shí)進(jìn)行外冷水水池的水位進(jìn)行檢查,并對(duì)水位的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,以及對(duì)傳感器的工作狀況進(jìn)行檢查。

        (三)對(duì)于硬件回路中隱患的整改措施

        針對(duì)繼電器異常所導(dǎo)致的閥組跳閘現(xiàn)象,可以在閥冷系統(tǒng)的跳閘出口繼電器附近再安裝一個(gè)新的繼電器,并將兩個(gè)繼電器進(jìn)行并聯(lián),將回路從單繼電器變?yōu)殡p繼電器,可以顯著地降低繼電器的故障概率。

        針對(duì)空開F04與監(jiān)管回路1的連接中斷從而導(dǎo)致回路2失去供電發(fā)出警報(bào)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象,可以對(duì)直流電源的監(jiān)控回路供電系統(tǒng)進(jìn)行合理的調(diào)整,由空開F04來直接供電源監(jiān)視回路1,空開F08直接供電源監(jiān)視回路2。這樣兩個(gè)供電系統(tǒng)如果其中一個(gè)停止運(yùn)行,也只是會(huì)影響相關(guān)的一個(gè)供電系統(tǒng),而另一個(gè)供電系統(tǒng)仍然可以正常運(yùn)作,以此來保證閥冷控制系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定安全地工作

        (四)對(duì)于交流電源電壓監(jiān)視繼電器隱患的整改措施

        針對(duì)監(jiān)管繼電器停止運(yùn)行無法切換備用電源的情況,可以切換交流電源的監(jiān)控繼電器,將其更換成獨(dú)立供電的直流電源監(jiān)控繼電器,而交流電源停止運(yùn)行時(shí)不會(huì)導(dǎo)致電壓監(jiān)控繼電器的正常運(yùn)行,以此來保證備用電源能夠成功切換,避免了跳閘現(xiàn)象的產(chǎn)生[3]。

        結(jié)束語:閥冷系統(tǒng)能夠保證換流閥始終保持在正常溫度下進(jìn)行運(yùn)作,對(duì)其有著重要的輔助能力。但是閥冷系統(tǒng)也是直流輸配電系統(tǒng)中最容易出現(xiàn)問題的部分,一些電網(wǎng)的換流站曾經(jīng)猶豫閥冷系統(tǒng)出現(xiàn)故障而致使整個(gè)系統(tǒng)停止工作。閥冷系統(tǒng)的構(gòu)成較為繁瑣,并且在運(yùn)行過程中對(duì)于周遭的溫度等條件有著較高的要求,而組件也容易發(fā)生故障。所以對(duì)于閥冷系統(tǒng)進(jìn)行整改,完善閥冷系統(tǒng)體系,能夠顯著地降低閥冷系統(tǒng)出現(xiàn)故障的機(jī)率,保證了直流系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

        參考文獻(xiàn):

        [1]莫文斌,張文,徐攀滕,高紅亮.特高壓換流站閥冷系統(tǒng)隱患分析及整改措施[J].電力科學(xué)與工程,2015,31(03):29-32.

        [2]韓帆.換流站閥水冷系統(tǒng)隱患分析及治理[J].電工技術(shù):理論與實(shí)踐,2016:86.

        [3]吳豪,董躍周,馮建偉.換流站閥冷系統(tǒng)閉鎖邏輯分析及其改進(jìn)措施[J].河南科技,2011(22):88-89

        (作者單位:國網(wǎng)四川特高壓宜賓管理處)

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