一起换流站阀水冷系统故障问题分析及处理_刘孝.pdf
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1、电力与能源第 44 卷第 3 期2023 年 6 月一起换流站阀水冷系统故障问题分析及处理刘孝,钱逸磊,闫全全(国网上海市电力公司检修公司,上海 200063)摘要:换流阀运行时,阀体会通过大电流产生高温,阀水冷系统作为对阀主体及各个元器件冷却的主要系统,对换流站安全稳定运行有着十分重要的作用。对换流站阀水冷系统及水冷控制保护系统进行了介绍,对现场故障问题进行了分析和处理,并更深入地进行了问题探讨,可为直流控制保护设备检修提供一些思路和方法。关键词:阀水冷系统;控制保护系统;主泵切换;通道异常作者简介:刘孝(1990),男,工学硕士,助理工程师,主要从事继电保护与直流控制系统的检修工作。中图分
2、类号:TU991.2 文献标志码:A 文章编号:2095-1256(2023)03-0296-05Fault Analysis and Treatment of Valve Water Cooling System in a Converter StationLIU Xiao,QIAN Yilei,YAN Quanquan(State Grid Inspection&Maintenance Company,SMEPC,Shanghai 200063,China)Abstract:When the converter valve was running,the valve body would
3、generate heat through large current.As the main cooling system for the valve body and each component,the valve water cooling system played a very important role in the safe and stable operation of the converter station.This research introduced the valve water cooling system and water cooling control
4、 and protection system of the converter station,analyzed and processed the on-site fault problems,and conducted in-depth discussion of the problem,in order to provide some ideas and methods for the maintenance of DC control and protection equipments.Key words:valve water cooling system,control and p
5、rotection system,main pump switching,channel anomaly高压直流输电(HVDC)技术因具有传输容量大、传输距离远、可跨区域输送电能等优势,成为输送电能的重要手段1。换流站作为直流输电工程的一个枢纽点,其安全稳定运行保证了整条线路的正常运作和电网供电的稳定性与可靠性2。阀水冷系统是换流站的重要组成部分。由于运行时间久、电气设备老化问题,阀水冷系统的运行可靠性会大大降低。通过对本次换流站阀水冷系统故障问题的分析,了解阀水冷控保的运行逻辑,可为以后直流控制保护问题的现场检修提供一些思路和方法。1阀水冷系统及阀水冷控制保护系统1.1阀水冷系统简介1.1.
6、1内水冷和外水冷系统阀水冷系统包括两部分:内水冷系统和外水冷系统。内水冷系统是一个封闭的循环回路,低温的冷却介质经由主泵加压后进入循环管道,经阀塔水管流入散热器中对阀体各元件进行降温,将元件产生的多余热量带走;外水冷系统是一个开放式的系统,其主要功能就是对内水冷系统中的冷却介质进行降温,使其温度降低到一定范围内再进入阀体内循环降温3。阀水冷系统的结构示意如图 1所示。1.1.2阀水冷系统的主要设备内水冷系统中的主要设备如下。(1)主循环泵:为内冷水系统的循环提供动力,一般配备两台,一台运行,一台备用。图 1阀水冷系统结构示意DOI:10.11973/dlyny202303020296刘孝,等:
7、一起换流站阀水冷系统故障问题分析及处理(2)加压泵:更换离子树脂或者系统发生泄漏,对系统进行补水时,需要用加压泵将水打入。(3)除盐罐:内冷水从阀体出来有一小部分进入除盐罐(10%15%)进行去离子操作,这是为了达到使循环系统中的冷却水具有高电阻率的目的。(4)补水罐:当膨胀罐中水位过低时,需要启动补水回路对阀水冷系统进行补水。(5)内冷水储存箱:储存内冷水。外水冷系统中的主要设备如下。(1)冷却塔:对内冷水中的散热管进行冷却。(2)喷淋泵:为外冷水的循环提供动力,外冷水中的水被喷淋泵抽到冷却塔中对内冷水进行冷却,再回流到外冷水池中,一般冷却塔配两台喷淋泵,一台运行,一台备用。其他设备:系统中
8、还有大量的测量传感设备,如主泵进水和出水压力传感器、出阀和进阀温度传感器、内冷水电导率传感器、水流量计等,用来对系统进行实时监测。1.2阀水冷控制保护系统(CCP)阀水冷控制保护系统是由 CCP A、CCP B 两套冗余系统组成,每套控制保护系统又为双套配置 CCP1和 CCP2,其中 CCP1为主保护,CCP2为后备保护。极控系统(PCP)实时监测两个 CCP系统的状态,如果监测到两个水冷控制保护系统都不在运行状态则进行闭锁直流操作4。阀水冷控制保护系统结构示意如图 2所示。阀水冷控制保护系统的主要功能是:进出水温保护、主流量保护、分支水流量保护、泄漏保护,主要对主水流量、进出水温度、分支流
9、量、膨胀箱水位、主泵进出水压力、电导率等信号进行实时监测;同时也实现对主泵、冷却塔风扇、喷淋泵、补给水箱电磁阀等设备的控制5。阀水冷控制保护系统主要保护功能示意如图 3所示。2故障分析2.1故障概况2.1.1故障等级与动作策略直流控制与保护系统设置有三种故障等级报警:轻微、严重、紧急。(1)轻微故障(一级):设备外围部件有轻微异常,对正常执行控制功能无任何影响,但需要加强检测并及时处理。(2)严重故障(二级):设备本身有较大缺陷,但仍能继续执行相关控制功能,需要尽快处理。(3)紧急故障(三级):设备关键部件发生重大问题,已不能继续承担相关控制功能,需立即退出运行进行处理。国家电网公司防止直流换
10、流站单、双极强迫图 2阀水冷控制保护系统结构示意图 3阀水冷控制保护系统主要保护功能示意297刘孝,等:一起换流站阀水冷系统故障问题分析及处理停运二十一项反事故措施 规定了关于直流控制系统故障后动作策略的相关要求。(1)若运行系统发生轻微故障,而另一系统处于备用状态且无任何故障时,则系统切换,切换后,轻微故障系统将处于备用状态,当新的运行系统发生更为严重的故障时,还可以切换回此时处于备用状态的系统;若运行系统发生轻微故障,备用系统也发生轻微故障时,系统不切换。(2)若运行系统发生严重故障,而另一个系统处于备用状态时,则系统切换,切换后严重故障系统不进去备用状态;若运行系统发生严重故障,而另一系
11、统不可用时,严重故障系统可继续运行。(3)若运行系统发生紧急故障,而另一系统处于备用状态时,则系统切换,切换后紧急故障系统不进入备用状态;若运行系统发生严重故障,而另一系统不可用时,闭锁直流。2.1.2事故列表说明某日,某换流站极一水冷系统发出 ESOF 信号,控制保护执行紧急停运,跳开换流变进线开关,因极一未送功率,未发生功率损失。根据当时后台事件报文,从 02 10 40 882至 02 13 39 422约 3 min的时间内水冷系统多次上报“主泵压差故障”,每次故障产生后会导致主泵切换。2.2问题分析2.2.1“主泵压差故障”判别直流 CCP 逻辑中关于“主泵压差故障”的逻辑处理方式为
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