直流輸電系統(tǒng)閥冷卻系統(tǒng)的安全運(yùn)行

2012年2月28日，銀東直隸系統(tǒng)正式雙向交付，年處理能力4000mw。這是中國“西電東送”項(xiàng)目的主要動脈。閥冷卻系統(tǒng)作為換流閥的輔助設(shè)備、換流站的核心設(shè)備,其健康穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。銀川東換流站閥冷卻系統(tǒng)包括內(nèi)水冷系統(tǒng)和外風(fēng)冷系統(tǒng)。內(nèi)水冷系統(tǒng)采用廣州高瀾節(jié)能技術(shù)有限公司生產(chǎn)的密閉循環(huán)式水冷卻系統(tǒng),冷卻介質(zhì)為純水+42%乙二醇(體積比);外風(fēng)冷系統(tǒng)采用許繼晶銳科技有限公司生產(chǎn)的室外換熱設(shè)備,每極配置24臺風(fēng)機(jī)來冷卻流經(jīng)的內(nèi)冷水。1閥冷卻系統(tǒng)故障造成直流污染閥冷卻系統(tǒng)作為換流站內(nèi)的核心設(shè)備,其主要作用是通過主循環(huán)泵使冷卻介質(zhì)循環(huán),帶走換流閥運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量,再由室外換熱設(shè)備將內(nèi)冷系統(tǒng)帶來的熱量進(jìn)行水——風(fēng)散熱,使換流閥長期、穩(wěn)定運(yùn)行在一個(gè)合適溫度范圍內(nèi),保證直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。閥冷卻系統(tǒng)的穩(wěn)定對于直流系統(tǒng)安全運(yùn)行意義重大,現(xiàn)有已投運(yùn)換流站出現(xiàn)直流閉鎖有半數(shù)以上是因?yàn)殚y冷卻系統(tǒng)故障造成的。2011年,由于閥冷卻系統(tǒng)故障而導(dǎo)致直流閉鎖的事故有兩起,一起是膠東換流站由于外冷24V信號電源丟失造成交流失電進(jìn)而直流閉鎖,另一起是復(fù)龍換流站由于通訊模塊故障造成主泵切換,切換過程中流量未建立造成直流閉鎖。由于銀川東換流站采用和膠東站類似的閥冷設(shè)備,下面我們先通過分析膠東站直流閉鎖原因進(jìn)一步查看銀川東換流站外冷24V信號電源隱患。2錯誤原因和錯誤分析2.1外冷系統(tǒng)解決矛盾2011年8月30日14:41:22,膠東站監(jiān)控系統(tǒng)(OWS系統(tǒng))報(bào)“極Ⅰ閥外冷1、2#PS3直流電源故障”、“極Ⅰ閥外冷交流母線電源故障”、“極Ⅰ閥外冷1、2#交流電源故障”等所有極Ⅰ閥外冷設(shè)備及電源故障事件,現(xiàn)場檢查極Ⅰ冷卻塔風(fēng)機(jī)全停、噴淋泵停止運(yùn)行,14:45:47,“極Ⅰ閥內(nèi)冷冷卻水進(jìn)閥溫度超高”產(chǎn)生,極Ⅰ內(nèi)水冷保護(hù)向極控系統(tǒng)發(fā)出跳閘信號,由極保護(hù)出口閉鎖極Ⅰ直流系統(tǒng)。現(xiàn)場檢查外冷控制柜內(nèi)5QF26空開跳閘,該開關(guān)為所有24V信號電源空開,一旦跳閘,所有PLC開入信號丟失。通過排查發(fā)現(xiàn),5QF26空開跳閘,PLC雙系統(tǒng)24V信號電源將全部丟失,導(dǎo)致PLC系統(tǒng)誤判1#、2#交流進(jìn)線電源故障;與此同時(shí),由于閥外冷電源切換邏輯不完善,PLC系統(tǒng)誤判1#、2#交流進(jìn)線電源故障后,PLC系統(tǒng)誤切除1#交流進(jìn)線電源接觸器(2#交流進(jìn)線電源備用,接觸器未合),導(dǎo)致冷卻風(fēng)機(jī)及噴淋泵電源丟失,冷卻介質(zhì)失去散熱能力,引起進(jìn)閥溫度超高跳閘。造成5QF26空開跳閘的原因則是現(xiàn)場極Ⅰ冷卻塔M12風(fēng)機(jī)安全開關(guān)輔助接點(diǎn)受潮嚴(yán)重,導(dǎo)致輔助接點(diǎn)電源接地,進(jìn)而造成其上級開關(guān)5QF26跳閘。銀川東站技術(shù)人員針對膠東站閉鎖原因,對本站外冷系統(tǒng)進(jìn)行深入的隱患排查,發(fā)現(xiàn)本站也存在類似問題。發(fā)現(xiàn)該重大隱患后,立即情況反映給國網(wǎng)生技部,該隱患在10月21日停電檢修得到治理。2.2外冷系統(tǒng)信號丟失造成直流開裂銀川東站外風(fēng)冷控制系統(tǒng)A、B共用一路24V信號電源,如圖1所示。該24V信號電源由唯一的空開7QF18控制,如圖2所示。該信號回路中有信號112個(gè),如表1所示,包括交流電源合閘、直流電源合閘、變頻器運(yùn)等重要信號,其中安全開關(guān)合閘、振動開關(guān)告警等信號在戶外,一旦回路上出現(xiàn)接地等故障,會導(dǎo)致7QF18空開跳閘,則外冷控制系統(tǒng)A、B的采用常開接點(diǎn)(正常時(shí)接點(diǎn)閉合)的開入信號全部丟失,這會導(dǎo)致PLC采集不到交流電源合閘、變頻器運(yùn)行、直流電源合閘等重要信號,會導(dǎo)致PCL判斷交流電源故障、變頻器故障,失去對變頻器的控制,失去外冷系統(tǒng)冷卻能力,進(jìn)而導(dǎo)致直流閉鎖。外風(fēng)冷24V開入信號共有112個(gè)(見表1),我們將上述信號按重要等級分位3類,第1類是緊急信號,此類信號丟失會影響到外冷系統(tǒng)正常運(yùn)行,進(jìn)而造成直流閉鎖;第2類是重要信號,此類信號丟失也會影響外冷系統(tǒng)運(yùn)行,但是可以通過其他手段防止直流閉鎖;第3類為一般信號,此類信號丟失不會造成外冷系統(tǒng)正常運(yùn)行。信號具體分類見表2。3“安全開關(guān)合閘”和“振動開關(guān)”報(bào)警綜上所述,為了防止單一開關(guān)故障導(dǎo)致所有開入信號丟失,首先將室外設(shè)備的告警信號(一般信號)去除,即去掉“安全開關(guān)合閘”和“振動開關(guān)報(bào)警”信號;其次,將剩余DC24V信號開入分成3組,即增加兩個(gè)空開7QF28和7QF29,與原有的7QF18空開承擔(dān)所有的開入信號。1)7QF28:第1組風(fēng)機(jī)(變頻器2U1~2U3,3U1~3U3所對應(yīng)的12臺風(fēng)機(jī))開入信號和1#交流電源開入信號;4外冷24hv信號開入本文就膠東換流站由于外冷24V開入信號丟失導(dǎo)致直流閉鎖進(jìn)行了分析,同時(shí)對銀川東換流站進(jìn)行排查,發(fā)現(xiàn)類似問題并提出解決問題的辦法和最后的試驗(yàn)方案,為杜絕其他換流站出現(xiàn)類似問題提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。2)7QF29:第2組風(fēng)機(jī)(變頻器4U1～4U3,5U1～5U3所對應(yīng)的12臺風(fēng)機(jī))開入信號和2#交流電源開入信號;3)7QF18:其他原有開入信號。改動后的外冷24V信號電源配置見表3。實(shí)驗(yàn)方案見表4?？梢钥闯?改造后的邏輯更為科學(xué)有效,無論3路開入信號丟失哪一路,都會啟動風(fēng)機(jī),進(jìn)而保證冷卻能力。尤其是當(dāng)重要開入信號(變頻器運(yùn)行、交流電源投入