蔡 然，鄧銘祺，羅利云

（國網(wǎng)江西省電力有限公司超高壓分公司，江西 南昌 330096）

0 引言

換流閥設(shè)備是特高壓直流輸電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，換流閥設(shè)備的運(yùn)行可靠性直接影響直流輸電系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性[1]。正常運(yùn)行時(shí)，大電流會(huì)產(chǎn)生高熱量，導(dǎo)致可控硅溫度急劇上升，如果不對(duì)可控硅進(jìn)行有效冷卻，可控硅將被燒壞，造成直流輸電系統(tǒng)停運(yùn)。閥水冷系統(tǒng)通過冷卻介質(zhì)的流動(dòng)帶走可控硅消耗功率所產(chǎn)生的熱量，對(duì)保護(hù)換流閥起到了至關(guān)重要的作用[2-4]。換流站人員可通過對(duì)OWS后臺(tái)閥水冷相關(guān)報(bào)文進(jìn)行分析，熟悉閥冷設(shè)施在直流不同工況下的運(yùn)行規(guī)律，提出報(bào)文改進(jìn)優(yōu)化建議和措施，保證直流系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 直流系統(tǒng)低工況情況下的閥冷報(bào)文分析

1.1 VCCP報(bào)文總數(shù)

以2022年1月10日當(dāng)天為例，當(dāng)日西南送華中某直流計(jì)劃輸送功率最低934 MW，最高1 291 MW。受端換流站OWS后臺(tái)VCCP閥冷報(bào)文總數(shù)為1 496條，見圖1。

圖1閥冷報(bào)文總數(shù)

1.2 閥冷系統(tǒng)外冷卻塔風(fēng)機(jī)啟停報(bào)文

當(dāng)閥冷系統(tǒng)進(jìn)閥溫度高于33℃時(shí)，外冷卻塔啟動(dòng)第一組三臺(tái)風(fēng)機(jī)。當(dāng)進(jìn)閥溫度高于36℃時(shí)，啟動(dòng)第二組三臺(tái)風(fēng)機(jī)。當(dāng)進(jìn)閥溫度低于32℃時(shí)，第二組風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。當(dāng)進(jìn)閥溫度低于29℃時(shí)，第一組風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。隨著系統(tǒng)運(yùn)行，進(jìn)閥水溫再次高于33℃時(shí)，輪換啟動(dòng)第二組風(fēng)機(jī)，高于36℃時(shí)啟動(dòng)第一組風(fēng)機(jī)，以此反復(fù)。根據(jù)1月10日當(dāng)日直流運(yùn)行工況和環(huán)境，各閥組進(jìn)閥溫度均在28℃至34℃之間波動(dòng)，風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)約2 h后停運(yùn)，在停運(yùn)約7～8 h后啟動(dòng)，以此反復(fù)。當(dāng)日風(fēng)機(jī)啟停報(bào)文264條，見圖2。

圖2 風(fēng)機(jī)啟停報(bào)文

1.3 C45砂濾罐相關(guān)裝置報(bào)文

噴淋水池自循環(huán)裝置中C45砂濾罐每4 h會(huì)進(jìn)行一次反洗，每24 h會(huì)進(jìn)行一次排污。C45在反洗和排污的過程中，其配套的V811、V812、V813、V814電動(dòng)閥門會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的開閉動(dòng)作。當(dāng)日C45砂濾罐相關(guān)裝置報(bào)文共1 056條，見圖3。

圖3 C45砂濾罐相關(guān)裝置報(bào)文

以四閥組中的極Ⅰ高閥組為例，VCCP的A系統(tǒng)C45砂濾罐一次排污過程的報(bào)文共12條，A、B系統(tǒng)共24條，見圖4。

圖4 C45排污過程報(bào)文

同樣以極Ⅰ高閥組為例，VCCP的A系統(tǒng)C45砂濾罐一次反洗過程的報(bào)文共20條，A、B系統(tǒng)共40條，見圖5。

圖5 C45反洗過程報(bào)文

1.4 自循環(huán)泵啟停報(bào)文

噴淋水池自循環(huán)裝置中的自循環(huán)泵P41、P42每周定期切換一次，在自循環(huán)泵出水壓力低時(shí)會(huì)執(zhí)行故障切泵邏輯，無出水壓力高停泵邏輯。當(dāng)日四閥組中的三個(gè)閥組自循環(huán)泵執(zhí)行了定期切換，產(chǎn)生了12條相關(guān)報(bào)文，見圖6。

圖6 自循環(huán)泵啟停報(bào)文

1.5 加藥泵啟停報(bào)文

加藥泵P53、P54根據(jù)反滲透裝置制水情況進(jìn)行相關(guān)動(dòng)作，當(dāng)反滲透裝置制水向噴淋水池補(bǔ)水時(shí)加藥泵運(yùn)行，當(dāng)反滲透裝置停止制水時(shí)，加藥泵停止運(yùn)行。當(dāng)日產(chǎn)生了12條相關(guān)報(bào)文，見圖7。

圖7 加藥泵啟停報(bào)文

1.6 工業(yè)水泵啟停報(bào)文

工業(yè)水泵P51、P52根據(jù)噴淋水池液位進(jìn)行控制，當(dāng)噴淋水池液位低于65%時(shí)，工業(yè)水泵開啟向噴淋水池補(bǔ)水，當(dāng)液位高于75%時(shí)，工業(yè)水泵停止運(yùn)行暫停向噴淋水池補(bǔ)水，同時(shí)在工業(yè)水泵出水壓力低時(shí)會(huì)執(zhí)行故障切泵邏輯。當(dāng)日產(chǎn)生了6條相關(guān)報(bào)文，見圖8。

圖8 工業(yè)水泵啟停報(bào)文

1.7 C65砂濾罐和C66炭濾罐相關(guān)裝置報(bào)文

C65砂濾罐配套V753、V754、V755、V756、V757五個(gè)電動(dòng)閥門。C66炭濾罐配套V703、V704、V705、V706、V707五個(gè)電動(dòng)閥門。噴淋水池不補(bǔ)水時(shí)電動(dòng)閥門均關(guān)閉，當(dāng)噴淋水池進(jìn)行補(bǔ)水時(shí)電動(dòng)閥門進(jìn)行相應(yīng)開閉動(dòng)作。同時(shí)，當(dāng)單個(gè)閥組工業(yè)水流量達(dá)到1 536 m3時(shí)，C65和C66會(huì)執(zhí)行反洗的系列過程，電動(dòng)閥門均會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的開閉動(dòng)作。當(dāng)日C65砂濾罐和C66炭濾罐相關(guān)裝置只執(zhí)行了噴淋水池補(bǔ)水時(shí)的相關(guān)動(dòng)作，在工況和環(huán)境的影響下流量較低未進(jìn)行反洗過程。當(dāng)日產(chǎn)生了72條報(bào)文，見圖9。

圖9 C65砂濾罐和C66炭濾罐相關(guān)裝置報(bào)文

1.8 反洗泵啟停報(bào)文

C65砂濾罐和C66炭濾罐執(zhí)行反洗系列過程時(shí)，反洗泵P49、P50會(huì)自動(dòng)輪流啟動(dòng)和停止，對(duì)C65和C66進(jìn)行反洗，當(dāng)反洗系列過程結(jié)束后，反洗泵自動(dòng)停止運(yùn)行。當(dāng)日流量較低未進(jìn)行反洗過程，故當(dāng)日無相關(guān)報(bào)文。

1.9 高壓泵啟停報(bào)文

高壓泵P55、P56根據(jù)反滲透裝置的制水進(jìn)程進(jìn)行控制，當(dāng)反滲透裝置制水時(shí)，高壓泵自動(dòng)啟動(dòng)向反滲透裝置注水，當(dāng)反滲透裝置停止制水時(shí)，高壓泵停止運(yùn)行。當(dāng)日產(chǎn)生了6條相關(guān)報(bào)文，見圖10。

圖10 高壓泵啟停報(bào)文

1.10 C60反滲透相關(guān)裝置報(bào)文

C60反滲透相關(guān)裝置主要由反滲透膜、V924電動(dòng)蝶閥、各類手動(dòng)球閥及蝶閥等組成。當(dāng)噴淋水池不補(bǔ)水時(shí)，C60處于備用狀態(tài)，V924關(guān)閉。當(dāng)準(zhǔn)備補(bǔ)水時(shí)，C60處于沖洗狀態(tài)，V924開啟。當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)水時(shí)，C60處于制水狀態(tài)，V924關(guān)閉。當(dāng)日根據(jù)噴淋水池補(bǔ)水進(jìn)程，產(chǎn)生相關(guān)報(bào)文48條，見圖11。

圖11 C60反滲透相關(guān)裝置報(bào)文

1.11 閥內(nèi)水冷補(bǔ)氣回路相關(guān)報(bào)文

內(nèi)水冷補(bǔ)氣回路主要由V503電磁閥、V504電磁閥、氮?dú)馄?、減壓閥、膨脹罐等組成。對(duì)于低端閥組，當(dāng)膨脹罐內(nèi)壓力低于0.21 MPa時(shí)電磁閥開啟進(jìn)行補(bǔ)氣，當(dāng)膨脹罐內(nèi)壓力高于0.22 MPa時(shí)電磁閥關(guān)閉停止補(bǔ)氣。對(duì)于高端閥組，當(dāng)膨脹罐內(nèi)壓力低于0.28 MPa時(shí)電磁閥開啟進(jìn)行補(bǔ)氣，當(dāng)膨脹罐內(nèi)壓力高于0.29 MPa時(shí)電磁閥關(guān)閉停止補(bǔ)氣。因系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)氣，當(dāng)日產(chǎn)生相關(guān)報(bào)文14條，見圖12。

1.12 噴淋水池狀態(tài)報(bào)文

當(dāng)噴淋水池液位低于65%時(shí)，會(huì)對(duì)噴淋水池進(jìn)行補(bǔ)水。當(dāng)噴淋水池液位高于75%時(shí)，停止噴淋水池進(jìn)行補(bǔ)水。相關(guān)狀態(tài)報(bào)文產(chǎn)生6條，見圖13。

圖13 噴淋水池狀態(tài)報(bào)文

1.13 噴淋泵啟停報(bào)文

單閥組共有6臺(tái)噴淋泵，閥冷系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，會(huì)保持3臺(tái)噴淋泵在運(yùn)行狀態(tài)，每周定期切換至另一臺(tái)。當(dāng)噴淋泵出泵壓力低時(shí)會(huì)執(zhí)行故障切泵邏輯。當(dāng)日無定期切泵和故障切泵情況，故無相關(guān)報(bào)文。

1.14 閥冷各裝置報(bào)文占比

受端換流站2022年1月10日當(dāng)天OWS后臺(tái)VCCP閥冷各裝置報(bào)文占比統(tǒng)計(jì)情況如表1所示。

表1 2022年1月10日閥冷各裝置報(bào)文占比

2 直流系統(tǒng)較高工況情況下的閥冷報(bào)文分析

2.1 VCCP報(bào)文總數(shù)

以2021年7月14日當(dāng)天為例，當(dāng)日西南送華中某直流計(jì)劃輸送功率最低3 774 MW，最高4 000 MW。受端換流站OWS后臺(tái)VCCP閥冷報(bào)文總數(shù)為1 996條，見圖14。

圖14 閥冷報(bào)文總數(shù)

2.2 閥冷系統(tǒng)外冷卻塔風(fēng)機(jī)啟停報(bào)文

根據(jù)7月14日當(dāng)日直流運(yùn)行工況和環(huán)境，各閥組進(jìn)閥溫度均在33℃以上，故單閥組的6臺(tái)風(fēng)機(jī)均在運(yùn)行狀態(tài)，無風(fēng)機(jī)啟停報(bào)文。

2.3 C45砂濾罐相關(guān)裝置報(bào)文

當(dāng)日C45砂濾罐相關(guān)裝置報(bào)文共1 056條，見圖15。

圖15 C45砂濾罐相關(guān)裝置報(bào)文

2.4 自循環(huán)泵啟停報(bào)文

當(dāng)日自循環(huán)泵一直在運(yùn)行狀態(tài)，未執(zhí)行定期切換和故障切換，故未產(chǎn)生報(bào)文。

2.5 加藥泵啟停報(bào)文

加藥泵根據(jù)當(dāng)日的制水狀態(tài)，共產(chǎn)生了72條相關(guān)報(bào)文，見圖16。

圖16 加藥泵啟停報(bào)文

2.6 工業(yè)水泵啟停報(bào)文

工業(yè)水泵除在補(bǔ)水時(shí)會(huì)進(jìn)行啟停，在C65和C66反洗系列過程中亦會(huì)輪流啟停執(zhí)行相關(guān)過程。當(dāng)日產(chǎn)生了44條相關(guān)報(bào)文，見圖17。

圖17 工業(yè)水泵啟停報(bào)文

2.7 C65砂濾罐和C66炭濾罐相關(guān)裝置報(bào)文

當(dāng)日C65砂濾罐和C66炭濾罐相關(guān)裝置執(zhí)行了噴淋水池補(bǔ)水時(shí)的相關(guān)動(dòng)作，同時(shí)部分閥組因流量達(dá)到定值也執(zhí)行了反洗過程。當(dāng)日產(chǎn)生了496條報(bào)文，見圖18。

圖18 C65砂濾罐和C66炭濾罐相關(guān)裝置報(bào)文

2.8 反洗泵啟停報(bào)文

當(dāng)日極Ⅱ高閥組因流量達(dá)到定值，執(zhí)行了反洗過程，當(dāng)日產(chǎn)生了20條報(bào)文，見圖19。

圖19 反洗泵啟停報(bào)文

2.9 高壓泵啟停報(bào)文

高壓泵因制水當(dāng)日產(chǎn)生了32條相關(guān)報(bào)文，見圖20。

圖20 高壓泵啟停報(bào)文

2.10 C60反滲透相關(guān)裝置報(bào)文

C60當(dāng)日根據(jù)噴淋水池補(bǔ)水進(jìn)程，產(chǎn)生相關(guān)報(bào)文240條，見圖21。

圖21 C60反滲透相關(guān)裝置報(bào)文

2.11 閥內(nèi)水冷補(bǔ)氣回路相關(guān)報(bào)文

因系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)氣，當(dāng)日產(chǎn)生相關(guān)報(bào)文4條，見圖22。

圖22 閥內(nèi)水冷補(bǔ)氣回路相關(guān)報(bào)文

2.12 噴淋水池狀態(tài)報(bào)文

噴淋水池當(dāng)日相關(guān)狀態(tài)報(bào)文產(chǎn)生28條，見圖23。

圖23 噴淋水池狀態(tài)報(bào)文

2.13 噴淋泵啟停報(bào)文

四閥組中有三閥組當(dāng)日?qǐng)?zhí)行了定期切泵，產(chǎn)生相關(guān)報(bào)文4條，見圖24。

圖24 噴淋泵啟停報(bào)文

2.14 閥冷各裝置報(bào)文占比

受端換流站2021年7月14日當(dāng)天OWS后臺(tái)VCCP閥冷各裝置報(bào)文占比統(tǒng)計(jì)情況如表2所示。

表2 2021年7月14日閥冷各裝置報(bào)文占比

3 結(jié)語

根據(jù)表1和表2可知，C45砂濾罐相關(guān)裝置報(bào)文在閥冷系統(tǒng)OWS后臺(tái)報(bào)文中占比較高。C45砂濾罐相關(guān)裝置的作用是對(duì)噴淋水池內(nèi)的冷卻水進(jìn)行自我循環(huán)過濾，針對(duì)未經(jīng)水處理回路從外界直接進(jìn)入噴淋水池的顆粒和雜質(zhì)進(jìn)行過濾。在極端情況下，可暫時(shí)切除整個(gè)自循環(huán)裝置，不影響換流閥和閥冷系統(tǒng)的短期運(yùn)行。為減少閥冷系統(tǒng)相關(guān)報(bào)文，可通過修改控制保護(hù)CCP的相關(guān)程序達(dá)到該類報(bào)文不顯示的目的。應(yīng)注意，通過拆除閥冷控制保護(hù)柜內(nèi)DI模塊上相關(guān)硬接線的方法減除該類報(bào)文不可行。若拆除DI模塊上V811、V812、V813、V814開限位和關(guān)限位信號(hào)的硬接線，則CPU無法通過其它回路獲得這4個(gè)電動(dòng)閥門的狀態(tài)，從VCCP主機(jī)上無法查看閥門開閉情況。同時(shí)因開關(guān)限位信號(hào)無法送至CPU，導(dǎo)致閥外冷系統(tǒng)無法執(zhí)行補(bǔ)水、反洗等過程。同時(shí)應(yīng)考慮到，在自循環(huán)裝置運(yùn)行狀態(tài)下取消相關(guān)OWS后臺(tái)報(bào)文，會(huì)造成一定風(fēng)險(xiǎn)。在自循環(huán)或反洗過程中，因自循環(huán)泵無壓力高停泵的邏輯，若出現(xiàn)V811或V812拒動(dòng)的情況，會(huì)導(dǎo)致壓力過高打壞電動(dòng)閥門或自循環(huán)泵機(jī)封漏水。若出現(xiàn)V813拒動(dòng)的情況，會(huì)因壓力高導(dǎo)致C45砂濾罐觀察窗爆裂漏水。若出現(xiàn)V814拒動(dòng)的情況，會(huì)因不斷排污導(dǎo)致噴淋水池液位下降至65%限值以下。在閥冷控制保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出命令后，并沒有水處理回路中的電動(dòng)蝶閥長時(shí)間不出現(xiàn)開限位或關(guān)限位相應(yīng)的硬接線告警回路，但在程序邏輯里做了相關(guān)告警設(shè)置。故運(yùn)行人員無法第一時(shí)間通過OWS后臺(tái)得知相關(guān)閥門狀態(tài)信息，但可以接收電動(dòng)閥門開閉不到位或拒動(dòng)的告警信息。