天生桥换流站阀冷系统内冷水电导率回路隐患分析与改进措施

天生桥换流站阀冷系统内冷水电导率回路隐患分析与改进措施

姚传涛

姚传涛

（南方电网超高压输电公司天生桥局）

摘要：阀冷系统内冷水电导率导致南方电网直流系统闭锁的重要因素之一。本文通过分析天广直流天生桥换流站内冷水系统电导率回路存在的隐患，针对其提出相应改进措施，希望能够为其他直流系统起到借鉴作用。

关键词：直流系统，阀冷系统，内冷水，电导率；

Abstract：theconductivityofthevalvecoolingsystemcoolingwaterisoneofthemostimportantfactorsofHVDCsysteminChinaSouthernPowerGrid.Inthispaper，throughtheanalysisofthetroubleoftheconductivityofthevalvecoolingsystemcoolingwaterinTianshengqiaoConverterStationandtheimprovementmeasures，providesomereferenceforotherHVDCsystem.

Keywords：HVDC，valvecoolingsystem，coolingwater，conductivity

阀冷系统是直流系统的重要组成部分，冷却换流阀，维持换流阀的温度在正常范围。阀冷系统内冷水电导率是衡量阀冷系统正常运行的最重要参数之一。如果阀冷系统内冷水电导率不在正常范围内，不仅使阀冷系统起不到冷却效果，还会引起直流系统闭锁或者跳闸，对主网架的正常运行造成严重后果。对阀冷系统内冷水电导率回路隐患进行分析，探讨阀冷系统内冷水电导率回路改进措施，对提高阀冷系统赖子整个直流系统的可靠性有重要意义。

1阀冷系统介绍

阀冷却系统是按极冗余配置的一套独立的水冷却系统。该系统由两个冷却循环系统组成：一是内冷水循环系统，通过去离子水对可控硅换流阀进行冷却；二是外冷水循环系统，通过冷却塔对内冷水进行冷却。

内冷水系统主要由循环泵、补水泵、过滤器、逆止阀、离子交换器、排气阀、膨胀器、补水箱等组成。外冷水系统主要由喷淋泵、喷淋水池、冷却塔及其风扇、电动供水阀、弃水阀等组成。

内冷水电导率就是在主管道上安装探头，实时监测主管道水质，使内冷水达到正常运行范围。如果膨胀箱水位低，就要补给内冷水，所补给的内冷水必须经过去离子回路处理后再进入主管道。

2电导率异常风险分析

电导率采样数据异常会向运行人员工作站站发告警或者跳闸信息，通过研讨，目前天生桥站内冷水电导率数据异常会发告警或者跳闸的因素有：

1）主管道电导率。电导率超过0.35us/cm，发告警；电导率值超过0.55us/cm，发跳闸命令；

2）离子交换器。电导率超过0.25us/cm，发告警。

3隐患分析

3.1内冷水电动率回路

内冷水正常水流方向如图中的黑色流向箭头所示，补水罐内新鲜水（未经过去离子处理的蒸馏水时，电导率偏高）经过离子交换器去离子处理后，进入主管道。经主泵建立压力，约96%的内冷水流入阀塔，对阀塔设备进行冷却。另外4%的内冷水一部分经过球阀、止回阀后进入离子交换器再次进行去离子处理，目的在于进一步的降低内冷水的电导率；另一部分流经内冷水电导率传感器，用于显示、报警、跳闸，

如果这部分水里混杂高电导率的新鲜水（从逆止阀支路来），直接进入电导率传感器支路，此时电导率传感器所测数据就是新鲜水的电导率，就会引起跳闸。

3.2电导率探头分析

天生桥换流站电导率探头采用两只只许继****型号的电导率探头，安装位置在主泵出口处。在两个传感器都有效的情况下，两个传感器采用“或”逻辑来产生告警信号，采用“与”逻辑产生跳闸信号这样存在的隐患是当这个电导率探头损坏，冗余度不够，电导率探头的数据不可靠了，可能跳闸。

3.3去离子支路

去离子回路有补水罐、补水泵、离子交换器、滤网构成。每极装有两台离子交换器，对部分内冷水进行去离子处理。两台并列运行的离子交换器，互为备用，每台都能100％满足内冷水处理的需要，水处理能力为1500L/h。正常运行时，离子交换器出口处电导率应小于0.45μS/cm，如果大于0.45μS/cm，应更换新树脂。当膨胀水箱水位低于30%时，启动补水泵自动补水，补水泵补给的新鲜水和经过逆止阀的内冷水经过离子交换器除去阴阳离子，使补给的新鲜水达到运行标准。

离子交换器出口处分别装有过滤器（******），对流过离子交换器的内冷水进行过滤。离子交换器在去除阴阳离子的同时可能会带出离子交换器里面的硅胶和树脂，在经过滤网将这部分杂事消除。当滤网故障时，这部分杂志就会进入阀塔内部，可能堵塞阀塔里面的细管道，造成可控硅冷却效果不佳，甚至烧坏。

3.4逆止阀

逆止阀依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流的阀门。内冷水的逆止阀就是阻止高电导率的鲜水进入主管道，允许主管道中的内冷水通过逆止阀去离子交换器进一步降低电导率。目前天生桥换流站没有可靠措施监视逆止阀正常运行。如果逆止阀损坏，也不能在线更换，是因为离子交换器中的压力比大气压高，在线更换时会使内冷水漏出。

4跳闸过程

某日1时07分59秒，极1内冷水启动补水，01时08分06秒，极1内冷水电导率由0.10μs/cm上升至0.67μs/cm，超过跳闸设定值0.55μs/cm，延时10S后发出跳闸指令，将极1转为备用状态。

补水泵停止补水后，极1内冷水电导率恢复为0.10μs/cm。说明内冷水系统电导率并没有升高，而是由于补水泵启动补水造成。对现场检查后，关闭球阀1084（图1），人为启动补水泵，极1内冷水电导率仍为0.10μs/cm，经试验验证，判断止回阀1076故障。

4.1跳闸原因

经研究发现，这次故障跳闸根本原因是设计存在缺陷，具备跳闸功能的电导率传感器与补水回路并联，单一元器件止回阀故障时，高电导率的新鲜水不经离子交换器直接进入电导率传感器支路，引起跳闸。

5改进措施

5.1对内冷水电导率回路与去离子回路分离。

独立电导率回路。拆除图3中1，2，3处法兰，将主泵出口压力表检修球阀拆开，在拆开的球阀安装一个三通支路，作为主电导率回路进水口。将预制管道（图4中紫色管道）与拆下的接口2进行连接。这样电导率测量回路就与其他回路分离开，形成独立的之路。提高了电导率采样的可靠性

独立去离子回路。将图3中的1，3处法兰用预制管道对接形成独立回路，不再与电导率采样回路共用管道。

5.3逆止阀改造

为了实现逆止阀在线更换，可以在逆止阀前后分别加装球阀。如果逆止阀损坏，先把前后球阀关闭，就中断了逆止阀功能，避免了内冷水外漏，从而实现在线更换。

5.4逻辑闭锁

因内冷补水过程中可能产生内冷水电导率超高跳闸现象，故内冷补水过程及补水后对内冷水电导率超高跳闸进行屏蔽：内冷水电导率超高延时屏蔽10min，去离子水支路电导率超高和高报警延时由2s修改为30s。

6结束语

本文介绍了天生桥站阀冷系统内冷水电导率回路，分析了内冷水电导率回路中的隐患，并提出详细的措施。部分措施已经在天生桥站实施，通过试验，效果良好。

参考文献：

[1]直流技术问答；

[2]焦秀英，刘宁，向家坝—上海特高压直流输电换流阀水路分析.高压电器.2012年1月：13-15；

[3]田兴旺，兴安直流阀冷系统主过滤器堵塞原因分析及改进建议.四川电力技术.2010年8月：80-83；

[4]夏拥，左千清，高压直流阀冷系统漏水检测功能改进。南方电网技术.2009年第3卷第四期：53-55

作者简介：

姚传涛，专业是高压直流输电运行值班，在超高压输电公司天生桥局天生桥换流站从事换流站值班工作。