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高压直流输电换流阀水冷却设备
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高压直流输电系统电气设备状态维修和试验规程
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&&高压直流输电技术
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&&&&&&& 摘要：直流输电换流站是稳定电力系统运行的重要设备，为了保证换流站的安全、稳定工作，就必须对常见故障进行深入的分析，才能制定良好的对策，防范故障发生，切实提升直流输电设备的安全性和可靠性。本文首先对高压直流输电换流站的组成做了讲解，之后对换流站设备故障及防护措施进行了详细的分析，以供同行借鉴。
&&&&&&& 关键词：高压直流输电换流站；故障；防护措施
&&&&&&& 换流站是为实现交流电与直流电转化的重要设备，其运行的可靠性和安全性直接影响着整个电网系统，为此，加强对其常见设备故障的研究并制定防护措施，是一项至关重要的工作。
&&&&&&& 1.高压直流输电换流站组成
&&&&&&& 高压直流输电系统主要由整流站、逆变站、高压线路和相关附属设备(无功补偿设备、滤波设备和变压器等)组成。在送端将交流电变换为直流电(称为整流)，经过直流输电线路送到受端，受端将直流电变换为交流电(称为逆变)，然后送到受端的交流系统中供用户使用。送端进行整流变换的地方称为整流站，受端进行逆变变换的地方称为逆变站。
&&&&&&& 整流站和逆变站统称为换流站。换流站设备包括阀厅设备和交流场设备、直流场设备。换流站阀厅内设备主要有悬挂式四重阀及相应的阀冷却系统。辅助设备包括站用电系统、消防系统、寻呼系统以及监视系统等。
&&&&&&& 2.高压直流输电换流站设备故障及防范对策
&&&&&&& 2.1水冷却系统故障及对策
&&&&&&& 水冷却系统故障，主要由内冷水压力、电导率、温度和控制系统故障等原因造成。一本表现为：内冷水压力的异常、电导率的异常、温度的异常、控制系统的异常[1]对策：①针对阀塔设备漏水引起强迫停运，在直流停电检修期间，拆除双极阀塔所有汇流管与小水管用纯净水清洗，冲洗进入内冷水系统的环氧树脂粉，防止密封垫圈被腐蚀。②每周对阀塔设备进行红外线巡视至少一次。巡视重点为阳极电抗器、电阻器、TE板等设备有无发热。③在直流系统停电期间，若时间允许应进入阀厅检查均压电极密封垫圈和水冷阻尼电阻的水管接头，发现腐蚀垫圈、水管接头被堵塞应立即处理。停电检查2月一次为宜[2]。④针对管道有气泡引起压力异常造成多次强迫停运，在补充内冷水时必须按规程操作，补充合格的纯净水，并进行多次管道排气。补水完毕后静置24h后方可启动直流系统。⑤每天巡视阀厅，检查有无肉眼可观察到的渗漏点。⑥高度重视膨胀箱水位变化，每日记录膨胀箱水位并在同等的运行工况(直流负荷、进水和出水温度)下进行比较，若短时间内膨胀箱水位下降很快，如一周内膨胀箱水位降低10%，则极可能存在渗水点，应全面检查管道和阀厅设备，寻找渗水点。⑦加强鲜水泵启动情况的监视。鲜水泵主要功能是为膨胀箱补水。因内冷水密闭循环损耗很小，故直流正常运行时一旦鲜水泵启动，很可能存在渗水点。⑧阀塔漏水检测分为两段，漏水1段告警，漏水2段则跳相应的极。漏水1段告警后立即汇报调度，申请相应的极紧急停运，并向调度说明漏水告警随时有引发直流闭锁的危险。⑨漏水事故处理完毕后，在相应的VBE系统和直流保护系统中，及时复归漏水告警信号。
&&&&&&& 2.2直流控制保护系统故障及对策
&&&&&&& 直流的保护和控制系统多为双重化配置，当两套系统同时故障或失电时将引起直流的双极闭锁。
&&&&&&& 对策：第一，在换流站正常运行状态下，要求级控系统时钟保持自动切换的工作状态，直流级控与站控系统所对应的主用、备用系统需要确保状态正常。第二，如何防范直流保护系统运行故障，最大限度地减少跳闸回路误出口问题，同样是防护直流系统保护故障中的关键内容之一。工作人员要定期对测量回路进行校验，针对日常工作中所发现的测量故障以及单系统故障问题进行处理，避免因发生双系统故障而造成直流闭锁的问题。在此基础之上，针对容易诱发直流控制保护系统故障的电流变化器设备以及电压变化器设备，需要通过红外线监测的方式定期对其温度进行监测与记录，及时处理异常问题[3]。第三，在对换流站进行日常运行维护的过程当中，需要做好对级控系统相关备品插件的管理工作，确保备品的充足性，以便在故障处理中能够及时更换相应的备件。
&&&&&&& 2.3站用设备故障及对策
&&&&&&& 站用电故障引起直流系统跳闸。在切换站用电时，切换不成功引起两套直流保护失电或阀冷却系统主泵失电，将引起直流跳闸。防止无功不足导致直流输电受限。
&&&&&&& 对策：第一，要确保其分别对应有两路完全独立的电源完成供电任务。假如在实际工作中任意电源出现故障，则需要及时在两路供电电源中进行倒换，使系统始终对应有两路电源完成供电工作。第二，若换流站运行期间发生站用直流系统接地告警的问题，需要工作人员及时对其进行检查，找准发生问题的部分，并及时加以处置。考虑到户外端子箱在外部环境湿度较高的情况下容易发生受潮问题，因此需通过加大巡检频率的方式，避免户外端子箱因受潮而出现直流接地的故障。第三，需要对换流站站用设备所使用的UPS电源进行全面监督控制，确保其供电的不间断性。
&&&&&&& 2.4无功不足故障及对策
&&&&&&& 由于交、直流滤波器为直流输电提供无功补偿，当交、直流滤波器故障，引起无功缺少，将直接影响直流的功率传输。
&&&&&&& 对策：第一，需要缩短换流站交直流滤波器的日常巡视间隔，若巡视中发现电容器漏油或其他异常，则需要立即停电并进行处理。第二，若设备运行中配置的全部Ａ型交流滤波器装置都无法运行，则需要工作人员及时对系统任意一级进行手动闭锁，避免事故波及范围的扩大。第三，实际研究经验证实：若换流站交流滤波器中的小组保护ＴＡ因不平衡而发出告警信息，则意味着该区段存在无功不足的故障。出现此类故障后，应立即提出申请，要求调整该小组交流滤波器的工作状态，使其处于非选择状态下，对保护系统内的计数器进行归零，避免因计数数值累计而在短时间内发生二段告警，并诱发系统设备故障。
&&&&&&& 3.结语
&&&&&&& 从具体的运行实践中，我们可以检验得出：上面所说的防护措施都可以起到有效的防护作用，并能够明显降低设备故障发生率，提高直流输电可用率水平。但从目前来看，我国的很多高压直流输电核心技术尚未完全突破，工作中还存在较大的发展和进步空间，因此在未来实际的工作中，重视并进一步推广对换流站设备运行维护经验的积累与交流，探索运行规律并提高维护水平是工作中的重点。
[1]常勇，沈志刚，王鑫，张鹏，曹力潭.特高压换流站设备检修若干关键问题[J].电网技术，9-1585.
[2]袁园.换流变压器故障风险的灰色关联评估方法[D].重庆大学，2010.
[3]张星海.换流站关键电气设备过电压分析及绝缘故障检测方法的研究[D].西南交通大学，2013.
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