彭 清 高 雨 唐恒蔚 李 恒 張 陽 任瑞武

（1.國網(wǎng)湖南省電力有限公司超高壓變電公司 2.變電智能運檢國網(wǎng)湖南省電力有限公司實驗室）

0 引言

換流站的閥水冷卻系統(tǒng)對直流輸電有著功不可沒的作用。將可控硅換流閥比作人類的心臟，把冷卻水比作人的血液。換流閥在換流工作中，有部分功率損耗，功率損耗將電能轉(zhuǎn)變成熱能，此熱量聚集在可控硅閥體上，會隨著時間的推移，溫度將不斷升高［1］。如果此熱量不被帶走，將直接影響可控硅閥的正常工作特性，因此通過閥水冷系統(tǒng)將此熱量的帶走。

通過分析直流換流站的運行經(jīng)驗，多數(shù)導(dǎo)致直流系統(tǒng)停運的事故都是由于輔助系統(tǒng)設(shè)備故障和異常運行引起的。因此加強換流閥外冷卻水系統(tǒng)相關(guān)輔助設(shè)備的日常維護(hù)檢修工作，做好設(shè)備的運行分析，找出設(shè)備運行的薄弱環(huán)節(jié)，采取有效措施加以改進(jìn)，保證閥外水冷卻系統(tǒng)的正常運行，是消除直流系統(tǒng)停運安全隱患的重要保障。

1 閥外水冷系統(tǒng)

圖1 閥外水冷系統(tǒng)示意圖

外冷水系統(tǒng)在冷卻塔內(nèi)完成對內(nèi)冷水的冷卻，主要由以下設(shè)備組成：冷卻塔的噴淋泵，化學(xué)加藥裝置，一套處理工業(yè)水的軟化單元和反滲透裝置，一個貯存噴淋水的平衡水池，還有一套補水系統(tǒng)，把經(jīng)過處理后合格的水加入噴淋水池。整個系統(tǒng)保證提供可用的噴淋水，其特點是低鈣，低鹽。以冷卻塔為界，左邊的回路是外冷水系統(tǒng)，右邊的回路是內(nèi)冷水系統(tǒng)［2~3］。

1.1 閉式冷卻塔

一般的，站內(nèi)每個直流極的閥水冷系統(tǒng)有三座冷卻塔，設(shè)計閥正常運行時，投入二座冷卻塔即可滿足冷卻要求。每座冷卻塔配有三臺風(fēng)扇和一臺噴淋泵。正常運行過程中，三臺風(fēng)扇和一臺噴淋泵都投入，故障或維護(hù)情況下可退出一座。每個冷卻塔單元配有：兩臺傳動式皮帶軸流風(fēng)扇、一臺噴淋泵、通氣閥、圓柱式消音器、過濾器、冷卻塔進(jìn)水箱等。對應(yīng)于不同的冷卻需要，可通過頻率控制器進(jìn)行相對應(yīng)頻率調(diào)節(jié)，來實現(xiàn)對風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的改變［4］。設(shè)計閥運行時投入兩臺冷卻塔即可滿足直流額定功率傳輸時所需要的冷卻容量，另一臺備用。

1.2 噴淋泵及其噴淋總管道

噴淋泵為臥式離心結(jié)構(gòu)，安裝于閥冷設(shè)備間內(nèi)，所有噴淋水泵共用一根進(jìn)水母管，每臺噴淋水泵進(jìn)口均設(shè)置蝶閥，出口設(shè)置止回閥和蝶閥、壓力開關(guān)，水泵與管道采用軟連接。噴淋管道最低點設(shè)置泄空閥便于將管道內(nèi)的水排空，防止冬季停運且室外氣溫較低時噴淋管道水結(jié)冰。

1.3 反洗單元

由于閥冷系統(tǒng)室外換熱設(shè)備即閉式冷卻塔內(nèi)的換熱盤管在運行時表面溫度約50~60℃，為防止長期噴水而在熱交換盤管外表面產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，需要對噴淋水進(jìn)行處理，噴淋水補水進(jìn)入水池之前先進(jìn)行軟化處理。此外噴淋水系統(tǒng)還設(shè)置了利用砂濾器進(jìn)行的噴淋水自循環(huán)水處理旁通回路。同時為控制噴淋水水質(zhì)設(shè)置了加藥裝置［5］。

2 閥外水冷系統(tǒng)故障分析及建議

2.1 電動閥故障

2.1.1 現(xiàn)場檢查情況

某換流站極Ⅰ低閥冷系統(tǒng)A、B 套均報V924 電動閥故障，OWS 后臺報文事件如圖2 所示?，F(xiàn)場檢查極Ⅰ低端閥冷V924 電動閥外觀無異常，未漏水，手觸碰閥門有過熱感覺，水處理控制柜界面顯示該閥門為黃色，閥門處于半開半閉狀態(tài)。查閱歷史狀態(tài)，前一個狀態(tài)是反滲透正洗，正洗完V924 沒有達(dá)到關(guān)限位，為防止V924 電動閥因找不到限位而持續(xù)動作導(dǎo)致發(fā)熱，現(xiàn)場將V924 電動閥電源快分開關(guān)斷開。

圖2 V924電動閥故障界面

圖3 V924電動閥凸輪緊固螺絲

2.1.2 事件原因分析

中國心血管健康指數(shù)（CHI）是首個醫(yī)學(xué)領(lǐng)域指數(shù)型指標(biāo)，通過五大維度，52個指標(biāo)反映和衡量我國心血管疾病及救治狀況。五大維度分別是A心血管疾病流行情況，其中包括A1早死概率，A2患病率；B危險因素暴露情況，包括B1行為，B2代謝性指標(biāo)，B3 PM2.5濃度；C危險因素防控情況，包括C1高血壓，C2糖尿病，C3高脂血癥，C4成功戒煙率；D疾病救治情況：D1救治能力，D2救治過程，D3救治結(jié)局；E公共衛(wèi)生政策與服務(wù)能力E1政策，E2衛(wèi)生費用，E3居民健康素養(yǎng)水平，E4防治體系建設(shè)。

一是電動執(zhí)行器限位凸輪材質(zhì)較脆弱，緊固凸輪的螺絲如果緊固力度太大容易造成凸輪裂開報廢，緊固力度不夠則容易造成凸輪松動，產(chǎn)生上述故障現(xiàn)象；

二是水處理系統(tǒng)狀態(tài)步進(jìn)切換頻繁，電動閥門開啟關(guān)閉時電動執(zhí)行器限位凸輪則頂撞觸點，次數(shù)頻繁后容易造成限位凸輪松動甚至產(chǎn)生裂紋；

三是電動執(zhí)行器自投運以來，已運行5 年，在閥門開啟或關(guān)閉時會產(chǎn)生熱量，加速電動執(zhí)行器限位凸輪老化，強度降低［6］。

2.1.3 故障處置

現(xiàn)場對V924 電動執(zhí)行器進(jìn)行開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)V924 電動閥內(nèi)部關(guān)限位凸輪明顯松動，無法可靠接觸觸點，經(jīng)內(nèi)六角緊固凸輪螺絲，如下圖紅圈部位，閥門重新上電，報警消失。經(jīng)過對水處理系統(tǒng)狀態(tài)切換，V924 電動閥開啟和關(guān)閉正常，狀態(tài)顯示正常。

2.2 冷卻塔風(fēng)機故障

2.2.1 現(xiàn)場檢查情況

某換流站OWS 事件后臺報文顯示“極Ⅰ高水冷系統(tǒng)G01 風(fēng)機變頻故障報警”、“變頻故障切換至工頻，請就地確認(rèn)報警”，現(xiàn)場檢查風(fēng)機運行時異響明顯，斷開該風(fēng)機電源后，檢查發(fā)現(xiàn)風(fēng)機皮帶即將從風(fēng)機皮帶輪脫落，手動轉(zhuǎn)動風(fēng)機發(fā)現(xiàn)葉片與排風(fēng)筒的一側(cè)存在很大摩擦，導(dǎo)致風(fēng)機變頻運行時過負(fù)荷切工頻，且風(fēng)機下側(cè)軸承明顯故障，軸承滾珠已掉出，事件報文及現(xiàn)場檢查情況如圖4所示。

圖4 現(xiàn)場檢查情況

2.2.2 事件原因分析

2.2.3 故障處置

1、安全措施布置：斷開閥冷設(shè)備間閥冷控制室內(nèi)動力柜的安全開關(guān)，并斷開G01風(fēng)機安全開關(guān)。

冷卻塔風(fēng)機整體示意圖如圖5 所示，除風(fēng)機軸承、葉片、電動機外，還包括風(fēng)機網(wǎng)罩、風(fēng)機網(wǎng)罩支架、排風(fēng)筒、檢修門、擋水板、可旋轉(zhuǎn)的電動機防護(hù)罩等。

圖5 冷卻塔風(fēng)機整體示意圖

2、故障風(fēng)機軸承、葉片更換處理的檢修步驟如下：

3 上電試運行

合上風(fēng)機安全開關(guān)，試合風(fēng)機變頻斷路器或?qū)⑶袚Q把手由自動打至強投，短時運行后，檢查風(fēng)機運行無異響，紅外測溫溫度正常。

2.3 冷卻塔集水箱漏水

2.3.1 現(xiàn)場檢查情況

運行人員在巡檢過程中發(fā)現(xiàn)噴淋塔集水箱漏水，周圍地面上有小水灘，停留觀察發(fā)現(xiàn)從噴淋塔上部有小股的水流濺出。在該年度期間四個閥塔都發(fā)生了不同程度的噴淋塔集水箱漏水事件。

2.3.2 事件原因分析

噴淋塔集水箱是內(nèi)外冷水熱交換的場所，上部不斷向下噴灑溫度相對較低的冷卻水，與溫度較高的內(nèi)冷水蛇行管道進(jìn)行冷卻，集水箱長期處在惡劣的工況下，加速了金屬材質(zhì)的箱體和里面管道，噴淋嘴的老化，侵蝕；部分管道結(jié)垢，嚴(yán)重影響了散熱；管道內(nèi)部的雜質(zhì)，在管道、噴淋口沉積發(fā)生堵塞問題。這些都會引起散熱效果，管道內(nèi)的水壓升高，造成接頭出，封堵的損壞，多次有橡膠封堵擠出故障，發(fā)生漏水。

2.3.3 故障處置

在提高水質(zhì)方面外冷水增添了砂濾裝置，可以有效的把工業(yè)水內(nèi)的微小雜質(zhì)濾除。該砂濾裝置采用了球形設(shè)計，具有全自動過濾，全自動反洗，用沙少，廢水少等優(yōu)點。裝置內(nèi)有55 個蘑菇狀的壓差補償過濾集水器，系統(tǒng)在過濾狀態(tài)保持各部分水壓平衡，提高過濾的流速，效率較高；且在反沖洗狀態(tài)下，形成多個內(nèi)環(huán)流，提高反沖洗的效率同時不跑沙。處理能力可以達(dá)到25m3/h，達(dá)到換流站處理水的要求。

在換流站年度檢修中對噴淋塔鐵質(zhì)設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，更換成不銹鋼集水箱，箱內(nèi)集水管更換為聚酯集水管，把防銹和腐蝕降到最低，另在集水箱側(cè)面新開了4 個拆卸集水管管口，運行時處于封閉狀態(tài)，用玻璃硅膠和螺栓封堵。當(dāng)集水管發(fā)生爆裂或是嚴(yán)重變形，可以打開對應(yīng)的管口封堵，快速進(jìn)行更換，盡快檢修速度。

3 結(jié)束語

閥水冷系統(tǒng)設(shè)備直接關(guān)系著換流閥的安全穩(wěn)定運行。本文首先對換流站閥外冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了整體描述，對系統(tǒng)內(nèi)每個設(shè)備的功能進(jìn)行了詳細(xì)的介紹說明。就某換流站運行期間發(fā)現(xiàn)和存在的問題及設(shè)備缺陷進(jìn)行分析和處理的流程處置進(jìn)行了模塊化的分析，本文分析過程中冷卻系統(tǒng)的故障分析、處置流程對類似系統(tǒng)故障處置問題的解決具有一定的指導(dǎo)意義。