换流站阀水冷系统导致直流停运隐患的思考

换流站阀水冷系统导致直流停运隐患的思考

臧泽洲

（国网江苏省电力公司检修分公司211100）

摘要：换流站作为国家高压直流输送电力的核心设备，其阀水冷系统的运行情况直接决定了高压直流电的输送情况。因此本文针对换流站阀水冷系统导致的直流停运隐患展开思考，首先对换流站阀水冷系统的保护隐患进行分析，随后有针对性的提出了换流站阀水冷系统的运行维护策略。通过本文研究，为相关部门的优化改进工作提出一些参考性意见，从而保障国家跨区电网的安全稳定运行。

关键词：高压直流；阀水冷系统；水位保护

引言：随着国家人民用电量的增加，对电网运输的稳定性提出了更高的要求，因此国家对电网隐患排查治理工作的重视程度逐渐提高，其中跨区输电的直流输电工程作为重点输电工程之一，已经设立了专项排查工作，但是在检查过程中发现许多换流站在运维工作中存在多项重大隐患，严重阻碍了直流电输送系统的安全稳定。因此加强对不同隐患治理方案的研究，是推动换流站阀水冷系统稳定运行的根本对策。

一、换流站阀水冷系统保护隐患分析

（一）流量保护

在阀水冷系统中为了防止主循环泵故障而设置了流量保护，流量保护有两种逻辑，分别为主流量保护以及主泵进出水压力保护，前者安装在CCP1和CCP2中，属于直接检测，后者则是通过测量计算主循环泵前后水压之间的差值，观察流量变化情况，属于间接检测。以某换流站阀内冷水的3B分支出现了流量保护动作警报，造成了ESOF紧急停运故障为例，经过技术人员检查分析后得出本次故障是因为3B分支中的流量计表头长时间受到震动影响，传感器受到干扰，从而引发了分支流量的保护动作，导致直流停运。可以通过适当降低主水流量保护动作的定值，让阀水冷系统正常工作，避免出现流量保护误动。

（二）温度保护

在阀水冷系统中设置温度保护的主要目的是对经过换流阀的冷却介质温度进行监控，防止因为冷却介质温度过高而影响阀组内元件散热效果的情况发生。温度保护有三种逻辑，首先是阀进水温度保护，设置在CCP1；其次是冷却塔出水温度保护和阀出水温度保护，均设置在了CCP2中，这三种保护逻辑都是通过直接检测温度来保证阀水冷系统的正常运行。以某换流站发生的直流停运故障为例，该换流站的CCPA系统突然发出阀出水温度高以及功率回降的警告，继而造成其他系统也相继出现了直流功率降低的情况，本次故障的主要原因是CCPA对应的阀出水温度传感器异常，造成测量不准确，在更换传感器后，系统恢复正常。针对这种故障，可以增加模拟量AB系统之间的对比功能，一旦AB系统之间的差值超过定值时，就要提醒相关运行人员，保证检修及时。

（三）泄露保护

泄露保护的主要作用是为了保护阀组内元件不会因为管道中冷却介质的泄露而损坏，泄露保护逻辑也有两种，和流量保护不同的是，这两种保护逻辑都设置在CCP1中，均属于间接检测，分别为24小时泄露保护以及微分泄露保护。同样以换流站曾经发生过的故障为例，通过相关人员对故障时泄露保护动作的过程分析后，发现水流变化速度较慢，因此部分泄露保护没有动作，造成误动。由此可知，想要避免泄露保护误动，可以综合考虑根据地区和温度的实际情况，对泄露保护定值进行调整。

（四）水位保护

最后还有水位保护，水位保护是为了保证换流阀温度正常而设置的，避免因为内冷水出现泄漏情况，造成换流阀温度升高。水位保护和泄露保护能够对换流阀形成双重的保护模式。水位保护也有两种逻辑，分别设置在了CCP1和CCP2中，通过间接监测的方式，对阀水冷系统进行保护，CCP1处为膨胀罐水位保护，CCP2处为水位开关保护。在运行时水位保护也曾出现过误动现象，比如，因为加压泵的运行时间过长，导致极闭锁情况。因此可以加强对一些容易漏水部位的检修，将其设为重点检查项目，必要时还可以对管道进行加压试验，确保整体运行稳定。

二、换流站阀水冷系统运行维护策略

通过上文总结出来的阀水冷系统运行维护经验，提出相应的预防改进措施，进一步提高设备的运维水平，有效减少高压直流系统出现直流停运的现象发生，保证国家跨区电网能够稳定运行。

（一）主循环泵采用软启动器启动

在主循环泵中通常采用的电机型号为两速型三相异步电动机，这种电动机只有两种工作速度，在高速工作时转速可以达到1500转/分，而低速工作时750转/分。主循环泵是整个阀水冷系统中的核心设备，更是直接关系到阀水冷保护系统中流量保护环节的正常运行，因此必须加强对主循环泵的保护，可以在循环泵中采用软启动器进行启动。比如，某换流站在发生流量保护误动后，通过对传统的变频器和软启动器进行实验比较后发现，变频器的误报警率明显高于软启动器，而且软启动器的运行可靠性较高，将主循环泵更换为软启动器，使用寿命明显延长，发生故障的次数也相对降低，主泵的稳定运行得到保障。

（二）压力传感器安装防松脱卡位

在阀水冷系统中为了监测系统整体的压力，安装了多个压力传感器，而传感器和阀门之间采用卡箍进行接头，这种固定方式极容易受到管道振动的影响，造成传感器松动，最终出现内水冷系统漏水现象。因此可以将传感器和阀门间的接头处换为防松脱卡位的装置[1]。比如，某换流站经过对现场检查的分析后发现，温度保护装置误动大部分是因为压力传感器的松动，进而产生位移情况造成的。因此该换流站立即将接头处的装置进行更换，在所有接头处都换成防松脱装置，保证传感器和阀门之间的接头处能够有效固定后，该换流站的压力传感器没有再出现过漏水现象。

（三）喷淋泵增加出水监视装置

外水冷系统的喷淋泵在运行过程中经常会发生水封泄露，继而造成整体管道的故障，但是大部分换流站的喷淋泵出水处没有安装监视装置，因此相关运行人员很难在第一时间发现故障，就会错过最佳的检修处理时机，继而引发阀水冷系统温度保护动作。因此，可以在喷淋泵出水口处加入监视装置，加强对喷淋泵的监视，防止发生喷淋泵空转的现象。比如，某换流站在喷淋泵管道处安装了流量开关，并且将开关报警信号和整体控制系统相连接，让运行人员能够对该喷淋泵实现实时监视。

（四）冷却塔喷淋管喷头换型

除了喷淋泵外，喷淋管喷头堵塞故障也较为常见，在每个冷却塔内部都有四个喷淋管道，而每个管道上有72个橡胶喷头，如果喷头发生堵塞，就会造成系统出水不均匀，继而间接导致阀内水冷系统温度升高。比如，某换流站经过多次不同造型喷头的使用试验后发现，通过对喷头安装结构的改变，将喷头制作成不易堵塞的不锈钢材质替代品后，冷却塔的喷头喷水逐渐均匀，有效避免了漏水和堵塞现象[2]。

总结：综上所述，加强对换流站阀水冷系统存在隐患的排查能够从根本上保证国家跨区直流电输送稳定，通过对换流站水冷隐患排查，保证换流站内部系统程序的逻辑合理、和其他设备之间配合适当、并且回路上所有涉及到的部件备品充足、说明书等重要资料齐全。一旦在隐患排查的过程中发现可疑情况，需要立即进行整改，从源头处降低直流电运输系统的停运率，提高国家跨区电力输送水平。

参考文献：

[1]黄晨.换流站阀水冷系统保护分析及优化[D].华南理工大学，2015.

[2]段涛，杨斌，李贤庆.±500kV换流站阀水冷系统隐患分析治理[J].电力系统保护与控制，2014，42（18）：132-138.