换流站; 水冷系统; 在线监测技术;

作者简介：陶敏 (1988-) , 男, 本科, 中国南方电网超高压输电公司广州局, 工程师, 主要从事直流输电工程换流阀及控制系统运维工作。;

在水冷系统中, 包含两个冷却水系统和设备, 其一为内冷水系统, 水体中的氧气含量较低, 该循环水系统直接与换流站阀衔接, 降低换流站阀的温度。其二为外冷水系统, 该系统的作用为冷却内冷水。在整个水冷系统中, 含有线缆、水泵、脱氧罐、氮气罐、过滤器等多类设备, 在水冷系统的实际运行中, 这类设备都容易发生故障, 所以要建成在线检测系统, 提高运行质量。

水循环系统中存在大量配件, 包括过滤网、阀门等, 考虑到温度变动较大且频繁的区域, 管道本身也容易出现故障, 在水循环系统的长期运行中, 整个循环系统都会发生运行故障[1]。从故障的发生几率来看, 首要故障为内冷水系统的阀门松动, 在长期高压环境中, 阀门会出现应力疲劳失效问题, 后果为在系统的运行中, 阀门区域出现内冷水渗漏问题, 不但降低了水的循环质量, 也会对周边的线路造成不利影响。其次为水位变化, 在水冷系统的运行中, 要保持水位在标准范围内, 在热胀冷缩作用下, 系统的水位变动情况较大, 当水位不支持系统的正常运行时, 则水冷系统的制冷效果下降。最后为管道堵塞、管道锈蚀等问题, 这种故障的造成因素通常为水体中的含氧量控制效果较差, 或者过滤网失效, 导致管道中的杂质过多。

水冷系统运行中, 要求该系统的电力系统稳定运行, 尤其要规避出现电压变化幅度过大的情况, 同时当出现断电现象时, 整个水冷系统失效。在故障类型分析中, 发现电力系统故障为一项重点内容, 常见的为线缆短路和断路、继电器等设备失效、电力调配系统故障等, 另外在一些极端条件下, 系统中的供配电箱柜也会出现运行问题, 对系统的影响效果更加明显。

在水冷在线检测系统的设计中, 需要通过传感器获取系统的各项运行信息, 为后续的控制可警报系统提供数据分析基础, 水冷系统的传感器有3种类型。其一为电力的传感器, 包括电压传感器、电流传感器等, 这类传感器布设于水冷系统的供配电线缆上, 探测系统的运行质量, 将线缆的运行信号转变为可被控制系统识别的信号。另外对于配电箱柜等封闭空间, 要在其中设置光电和烟雾传感器, 在配电箱柜中出现安全隐患时, 第一时间获取事故信息, 并将信号传递到警报系统[2]。其二为水循环系统的监测传感器, 包括水体的含氧量、水体的过滤质量等, 当传感器分析这类参数的运行质量较差时, 需要向控制系统中传递相关信息, 保证循环水的处理质量符合相关要求。另外也要在阀门等区域中设置压力传感器、渗漏情况监测设备等, 出现压力下降、压力上升或者阀门渗漏现象时, 第一时间解决系统中出现的问题。其三为其余类型的传感器, 包括水位变化传感器、管网压力传感器等, 发现系统中的相关参数在短时间大幅变化时, 需要技术完成对相关隐患的消除与处理工作。

在控制系统的建设中, 本文从故障的严重程度角度出发, 制定了二级控制系统建设效果体系。一级为对系统运行状态造成严重影响的系统, 要求检修人员在极短时间内完成故障排除, 并且视严重程度, 确定是否完成大范围断电操作。这种调查方式的主要传感器类型包括配电箱柜中的烟雾和光电传感器、水位变化传感器和阀门渗漏传感器等, 在控制系统中, 这类传感器将信号直接传递到独立的报警控制中枢中, 可借助单片机完成信号分析, 在将控制信号放大后, 将控制指令直接传递到警报设备中, 发出信号。二级为需要经过较长时间分析故障区域的情况, 所以检修时间较长, 并且在短时间不会对水冷系统造成严重影响, 包括管道压力小范围波动等, 在这类故障的控制系统设计中, 需要应用计算机系统完成对大量信号的处理和协调工作, 并通过人机交互界面显示相关信息, 调配系统检修人员完成故障排除工作。

警报系统主要有两种形式, 一种为蜂鸣器等设备, 另一种为人机交互界面中提示的设别, 由于水冷系统的故障处理优先级不同, 针对不同的时间要求, 要合理选用报警设备。对于一级警报, 应用的设备主要为蜂鸣器, 并将该设备设置在系统检修人员的办公场所中, 让检修人员第一时间参与到故障排除工作中。对于二级警报, 应用人机交互系统显示故障信息。

综上所述, 在换流站阀水冷系统的运行中, 常见的故障为水驯化系统故障和电力系统故障, 为提高系统的运行稳定性, 需要应用在线监测系统完成运行状态管理。该系统的设计和应用中, 设计内容为传感器、控制系统和警报设备, 根据故障影响情况完成问题解决工作。