换流站阀水冷系统导致直流停运隐患分析.pdf

  • 文档大小:389.13 KB
  • 文档格式:pdf
  • 约 5页
  • 2021-06-24 发布
  • 举报
换流站阀水冷系统导致直流停运隐患分析1 换流站阀水冷系统导致直流停运隐患分析2 换流站阀水冷系统导致直流停运隐患分析3 换流站阀水冷系统导致直流停运隐患分析4 换流站阀水冷系统导致直流停运隐患分析5
已阅读完毕,您还可以下载文档进行保存
文档单价:6.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档
  1. 1、本文档共5页,内容下载后可编辑。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
第38卷第l8期2010年9月16日电力系统保护与控制PowerSystemProtectionandControlVl0l_38No.18;ept.16,2010换流站阀水冷系统导致直流停运隐患分析杨光亮1,27邰能灵,郑晓冬(1.上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240;2.上海市电力公司超高压输变电公司,上海200063)摘要:以南桥换流站水冷系统为例,介绍了其存在问题及改造过程,阐述了水冷保护的原理和定值。对近年来的阀水冷系统故障导致的停运事故进行了分析,列举了国内6条直流输电工程内外水冷系统缺陷分布分析了换流站水冷系统存在的导致直流单双极闭锁隐患有未双重化的传感器元件、电源失却、回路渗漏水、不合理的定值设置等,并提出了应对措施。通过对隐患的及时整改,大大减少了直流系统的强迫停运率。关键词:直流停/g;水冷保护误动;隐患排查;水冷改造;阀冷却・AnalysisofpotentialdangersleadingtoHVDCoutageinvalvecoolingsystemYANGGuang.1iang,TAINeng.1ing,ZHENGXiao.dong(1.SchoolofElectronicInformationandElectricalEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240,China;2.EHVPowerTransmissionCompanyofShanghaiMunicipalElectricPowerCompany,Shanghai200063,China)Abstract:TakingthevalvecoolingsystemofNanqiaoconverterstationasanexample,itsproblemsandthetransformationprocessarepresented.Then,thevalvecoolingsystemprotectiontheoryanditssettingsareintroduced.TheHVDCoutageaccidentscausedbyvalve-coolingsysteminrecentyearsarelistedandanalyzed.ThedefectdistributionofinnerandoutervalvecoolingsysteminthesixdomesticHVDCtransmissionprojectsisillustrated.Thehiddendangerofsingleordualpolesblockingincludessinglesensors,powerlost,waterleakage,wrongsettings,etc.Theircorrespondingcountermeasuresarealsopresented.Aftertakingthenecessarycorrectiveandremedialmeasures,theHVDCforcedoutagerateisgreatlyreduced.Keywords:HVDCoutage;misoperationofcoolingprotection;investigationofhiddendanger;coolingsystemtransformation;valvecooling中图分类号:TM76文献标识码:A———文章编号:16743415(2010)180199050引言2007年以来,全国直流系统发生多起由于阀水冷系统引起的停运事故。南桥换流站对水冷系统进行了隐患排查改造,对近年来历次水冷系统导致直流停运的原因进行了分析。调查结果表明,元件和保护完全双重化,定值和跳闸逻辑设置合理是提高水冷系统可靠性的重要技术措施。本文介绍了南桥站水冷系统改造的过程,介绍了水冷保护原理及改进原因。对导致直流输电系统停运的水冷隐患进行了排查,并对几次水冷系统事故进行了分析。1换流阀冷却系统介绍冷却系统是换流阀的一个重要组成部分,它将阀体上各元器件的功耗热量排放到阀厅外,保证晶闸管结温在正常允许范围【l】o冷却水系统分为内冷基金项目:国家电网公司科技项目水系统和外冷水系统。内冷却水又称一次循环水,较低温度的冷却水经循环水泵加压后进入冷却水管流入阀内全部散热器,吸收晶闸管及其辅助元件产生的热量,水温将升高。一次循环水经过外冷却系统冷却后,水温降至初值,开始下一个循环冷却。2南桥站水冷改造过程南桥换流站原有内冷水系统存在单元件故障引起极闭锁的危险点。为尽可能地利用现有条件提高系统可靠性,降低单双极闭锁风险,于2007年10月~11月葛南直流大修期间,实施了南桥站水冷系统第一阶段技术改造工程:之前的MACH1(ModularAdvancedControlSystemforHVDCandSVC1stEdition)屏柜依旧保留,MACH1中水冷保护以及部分控制功能则被移至PCP(PoleControlandProtection),以实现补水以及启停内水冷系统功能,传感器改造方面则实现了主水流量计以及膨胀箱模拟信号的双重化。经过试验验证,第一阶段改造后-.200..电力系统保护与控制的水冷系统符合设计要求,能够达到改造前预期设想,MACH2(ModularAdvancedControlSystemforHVDCandSVC2ndEdition)系统和MACH1系统有机结合,工作良好,双重化的水冷保护一定程度上提高了系统运行的可靠性。但经历过初步改造后的南桥站水冷系统目前还①存在以下问题:水冷控制QHLA屏柜是由可编程控制器以及MACH1系统的板卡实现的,若板卡故②障则会由于无备品(且已停产)而无法更换;MACH1系统软件升级更新不方便;保护和部分水冷控制功能是在PCP中实现,水冷系统没有成为独立且双重化配置的系统,不方便维护;部分环节仍存在单元件故障导致极误闭锁的可能性。鉴于此,在第二阶段的南桥站水冷系统改造中将对原QHLA屏柜进行拆除,采用南瑞CCP(CoolingControlandProtection)屏柜,将OHLA柜功能转移到新的CCP柜,PCP中与水冷相关功能也全部移至CCP,使得CCP成为相对独立系统。水冷相关信号由CVI(CoolingandValveInterface)柜改接到CCP柜,并在柜中实现A,B套冗余配置,最终实现从传感器、回路到输入输出板卡、处理器板卡所有环节的双重化配置。另外,由于电源屏柜内设备已较为老化,所以第二阶段改造将原有的动力电源屏柜拆除,安装ABB公司新的MCC(MotorControlCenter)屏柜。此次改造中,将温度传感器、电导率传感器更换,增加一台进水压力传感器、一台出水压力传感器以及百吨水池水位计等元件。改造完成后,为了避免水冷保护误动,对主水流量跳闸逻辑进行了修改,原有逻辑是主水流量低于额定流量的60%时跳闸,现在改为主水流量低于额定流量的60%,同时分支流量之和低于额定流量的60%,则由值班系统出口跳闸【2J。3南桥站目前水冷系统保护原理及定值南桥换流站目前水冷系统保护原理及定值如表1所示。表1南桥站目前水冷系统保护原理及定值Tab.1ProtectionprinciplesandsettingsofvalvecoolingsysteminNanqiaostation保护名称报警定值跳闸定值低于额定流量的60%时,延时2.5s引起系统切换,如果切换系统后主流量恢复正常,则系统继续保持运主水流量低于额定流量200T/H的80%时,流量低报警,主泵切换行;如果延时6.5s后如果仍旧发现主水流量低于额定60%,同时分支流量之和低于额定+6O%,则由值班系统出口跳闸。低于额定流量的80%延时1s发报警,低于额定的60%延时分支流量不跳闸“”6.5S发紧急报警,相应编号的分支报分支流量低主水流量表计故障“”流量高于350T/H以及低于一50T/H,发流量表计故障告不跳闸警,该故障会引起系统立即切换,同时封锁主水流量低跳闸。“”“大于0.5 ̄s/cm,延时5S发电导率高报警,水冷系统需要电导率不跳闸”维修报警“”膨胀箱水位低于45%,发膨胀箱水位低位越限报警:膨膨胀箱水位不跳闸“”胀箱水位高于75%,发膨胀箱水位高位越限“”高于95%,或者低于5%,发膨胀箱液位计故障,一方面膨胀箱液位计故障作为轻微故障引起系统切换,另一方面封锁漏水跳闸以及漏不跳闸“”水报警信号,同时报水冷系统需要维修信号。水位低于10%处延时10s发出漏水跳闸信号。3个连续10s内下降水微分泄漏保护位都超过1%,微分泄露保护延时1s动作℃℃高温保护(进出阀水温度保全压:进水>41,回水>50℃℃全压:进水>43,回水>52℃℃降压:进水>41,回水>54℃℃降压:进水>43,回水>56护)报警延时1s系统切换,延时2s跳闸。水冷系统380VAC电源双路电源均丢失将引起四个冷却塔以及主泵1,2均报故障水冷ESOF跳闸冷凝塔的任何一个泵或者“”报冷却塔故障不跳闸风扇故障任何一个冷却塔故障“”报备用冷却故障不跳闸喷淋泵发生故障时将报喷淋泵故障信号不跳闸“”“低于50 ̄,5,发百吨水池水位低,高于70%,发百吨水池百吨水池不跳闸”水位高报警杨光亮,等换流站阀水冷系统导致直流停运隐患分析续表1保护名称报警定值跳闸定值℃℃“”测温高于80.0或者低于一20.0。报进水温度计故障,阀温度计故障“”“或出水温度计故障。作为严重故障引起系统切换,会报水不跳闸”冷系统需要维修信号。结冰保护℃“”温度低于5时,发水温接近冰点信号报警。不跳闸回水压差<O或>O.95MPa,切系统,告警;进水压差<0或>1.5压差保护不跳闸MPa,切系统,告警;主泵压差<O.2Mpa,切主泵水冷控制保护值班系统与如果仅是备用系统与极控系统失去联系,系统仅报警。切换水冷控制保护系统,切换后仍极控之间失去通信联系旧发现失去通信联系则跳闸380VAC双路工作电源丢失一路“”发备用380VAC电源丢失告警不跳闸4近年来水冷系统导致的直流停运事故4.1南桥站分支流量传感器故障导致闭锁2007年6月23曰O6时11分,南桥换流站极I控制保护A、B系统控制主机(P1PCPA1/B1)发极I阀内冷水3B分支流量低保护动作报警,导致水冷ESOF(EmergencyShutOff)紧急停运,极I直流系统闭锁【jj。原因为3B流量计表头由于在阀厅内长时间受震动影响,导致传感器到表头运行过程中容易受到干扰,存在偶然性的运行不稳定情况,因此导致表头显示和后台OWS(OperatorWorkstation)显示同时为零。事故后,取消了南桥站水冷分支流量跳闸的功能,保留其报警功能。当时葛南水冷控制保护系统为单系统设计,底层传感器和采样表计都是单一元件,不能满足控制保护系统冗余配置的要求,且跳闸回路的单一元件故障将直接导致直流系统停运。同时,水冷控制保护系统为单系统,给运行时的设备检修维护工作带来了很大风险。这就是南桥站后来水冷改造的原因,将水冷系统改造成独立且双重化配置的系统。4.2高岭站泄漏保护定值过于灵敏致误动2009年8月15日,高岭背靠背换流站单元l因水冷设备厂家给定的阀冷却系统泄漏保护定值不当(过于灵敏)且未及时发现,在环境温度变化导致膨胀水箱液面高度变化超过定值情况下,阀泄漏保护误动,造成单元1闭锁,经修改泄漏保护定值(由连续三次10s内膨胀水箱液位降低3ITI1TI改为6mm)后,单元1恢复运行。4.3宜都站进水温度保护动作致极II闭锁2009年8月16日,宜都换流站站用电电源电压波动,极II外冷水喷淋泵、冷却风扇电源失电全停,造成阀冷却系统进水温度高保护动作跳闸,极II闭锁,切三峡一台机组。4.4南桥站外冷水房喷淋泵被淹致极I停运2009年7月30日晚,上海奉贤地区突降数十年一遇的特大暴雨,导致南桥站站内积水无法及时排出,极I、极II外冷水房被淹。极1喷淋泵进水后,全部跳闸,阀冷却能力不足,向调度申请极I停运。极II经运行人员全力辅助排水,喷淋泵未跳闸。4.5灵宝站内冷水管脱落导致直流停运2008年2月8日,灵宝换流站220kVLTT阀(LightTriggerThyristor,光触发晶闸管)第二层阀塔电抗器元件上DN6小水管有一接口脱落,造成“内冷水漏水。220kV侧阀冷系统膨胀罐液位超”低告警,导致直流停运L4J。通过对更换下的小水管对比分析,发现脱落水管上没有卡痕,接头上双戒指卡箍安装时没有突出部分,接头无法卡紧,正常运行水压很小,不容易暴露,但经过长时间运.行过程中的振动和热胀冷缩,导致接头脱落造成LTT阀水冷系统喷水,引起液位急剧下降,造成保护动作后直流系统停运。相关水冷保护动作及信号正确。脱落水管与正常水管如图1所示。图1脱落水管与正常水管比较Fig.1Comparisonofshedwaterpipeandnormalwaterpipe5六条直流工程水冷缺陷分布统计对2000年后陆续投运的6个常规直流输电工程(天广直流、高肇直流、龙政直流、江城直流、宜华直流和灵宝背靠背直流输电工程)的水冷系统缺陷进行了统计,外冷水系统的缺陷分布统计表如表2所示pJ。由表2知,外冷水系统的缺陷主要是管道、阀门等渗漏水,风扇、反渗透膜、空压机及喷淋泵等故障。渗漏水主要发生在阀门、法兰及喷淋泵轴封处,风扇故障主要是由于电机或轴承损坏,..202..电力系统保护与控制运行时间较长,机械磨损严重,引起绝缘降低,内部短路等。反渗透膜是由于水质较差,管道堵塞需要清洗的缘故。空压机是由于橡皮塞等密封不严或者磨损,不能建立压力。喷淋泵的故障主要由轴封破损引起。表2外冷水系统的缺陷统计表Tab.2Defectstatisticsofoutercoolingsystem渗漏水6915191362风扇0111211943反渗透膜4l316182677空压机064372O喷淋泵091013185O其他71116122167传感器故障21242O1984合计178O9796113403上述6个直流工程内冷水系统的缺陷统计表如表3所示l5J。由表3知,内冷水系统的缺陷主要是传感器、电导率表、小开关元件、电磁阀及渗漏水等故障。传感器及电导率表故障主要是本体元件故障和显示面板故障,内冷水系统的渗漏水问题主要出现在阀门及主循环泵上。表3内冷水系统的缺陷统计表Tab.3Defectstatisticsofinnercoolingsystem传感器电导率表小开关烧毁渗漏水电磁阀合计659l5221721491l24324714l12142742315O16210218l3lO16隐患排查及应对措施通过吸取以上事故的教训,对阀冷却系统导致直流停运的隐患进行了深入的排查,隐患列举如下:①内水冷系统泄漏保护误动当前隐患:在冬季,直流系统长期停运时,水℃冷温度低于18,内冷水系统通过旁通回路运行,室外的冷却塔管道中的水温很低。当室外环境温度上升或直流系统刚解锁时,水冷温度升高到22 ̄C,由旁通回路运行改为经过冷却塔循环运行,内外水温的突变将会导致水位急速下降,导致泄漏保护动作引起单极闭锁。预控措施:为防止冬季直流系统刚启动时,类似的原因导致泄漏保护动作。对于龙政、宜华直流,℃在冬季内冷水温度降至20以下后直流系统解锁启动运行前应先手动投入加热器使内水冷系统由旁通运行改为外循环。或者通过修改软件,直接取消内外循环逻辑,一直保持外循环。由于葛南直流无℃内外循环逻辑,在冬季内冷水温度降至20以下后,应断开该极所有喷淋泵及冷却塔风扇电源。②内水冷主泵轴封漏水导致泄漏保护动作。当前隐患:内冷水主泵将经冷却后的低温去离子水泵至可控硅系统,带走可控硅工作时产生的热量;在主泵工作过程中,由于长期摩擦发热会引起主泵轴封磨损,随着损坏程度的增加,最终会引起内冷水的渗漏,严重时会大泄漏,微分泄漏保护动作,运行极闭锁。预控措施:在年度检修期间,检查主泵运行时,同心度是否满足要求,轴封有无破损:实施主泵漏水检测,实时监控主泵漏水情况,在主泵出现微漏时就能及时发现并处理。检查主泵备品齐备,主泵故障时可及时更换。③380VAC双路水冷工作电源丢失一路。当前隐患:380VAC双路水冷工作电源丢失一路,引起运行主泵切换,若切至备用主泵后,备用主泵由于一些不能被监测到的故障(如机械卡涩)不能正常启动时,备用主泵将再次切回原运行主泵,但原运行主泵已失电,导致单极闭锁。预控措施:若380VAC双路水冷工作电源丢失一路,380V电源延时3s切换,导致喷淋泵及冷却塔暂时失电,但并不会引起跳闸。若丢失的是运行主泵的电源,控制系统通过压差、主水流量、电源监视等任一判据均可立即切至备用主泵运行,主泵5s即可达到额定流量,小于主水流量低跳闸延时6.5s,故380VAC双路水冷工作电源丢失一路,不会造成水冷跳闸。若切至备用主泵后,备用主泵由于一些不能被监测到的故障(如机械卡涩)不能正常启动时,导致单极闭锁。消除此隐患,需要对站用电进行改造,增加备自投装置,使得失电380v母线瞬间恢复供电,因备用泵不能启动时,切换回原运行主泵可正常运行。④葛南直流外冷水回路设备老化严重,影响直流安全运行。当前隐患:喷淋塔、喷淋泵、三次冷凝装置等设备老化陈旧,工作效率不高。南桥站阀厅水冷管道放气阀已出现2次漏水,应是由于长期温度变化杨光亮,等换流站阀水冷系统导致直流停运隐患分析-203・和振动所致。预控措施:建议对喷淋塔、喷淋泵、三次冷凝装置等老化陈旧设备进行更换。停电时,对水冷回路进行检查,紧固松动端子、螺丝、内冷水软水管接头等。⑤特大暴雨时,防汛设施排水能力不足,外冷水房可能被淹。当前隐患:遇到特大暴雨时,可能导致站内积水无法及时排出,导致外冷水泵房被淹,使水冷系统冷却能力严重下降,导致水温保护动作,造成单极或双极ESOF。预控措施:将雨水泵房的雨水泵更换为更大功率的雨水泵,遇到特大暴雨,加强巡视,保证雨水泵正常启动。对极I、极II外冷水房分别增加3台潜水泵,当外冷水房有积水时,立即启动备用潜水泵进行排水。对所有可能进水至外冷水房的孔洞进行了封堵,并砌墙以确保不渗水。7总结换流站水冷隐患排查的目的是要做到:回路上所有环节结构冗余,且保护跳闸出口前先切换系统,不存在单元件误动导致误动的可能性,回路上所涉及的部件备品齐备充足,回路接线图和回路上所涉及的所有部件说明书等资料完整齐备,动作门槛值和延时合理,与其他保护配合适当,程序逻辑设计合理。本文介绍了南桥站水冷改造的背景和过程,列举了南桥站所有水冷保护及其定值。对近年来几次水冷系统导致的直流停运事故进行了分析,列出了国内6条直流输电工程内外水冷系统缺陷分布和直流系统普遍存在的导致单双极闭锁的水冷系统隐患。通过对隐患的及时整改,大大减小了直流系统的强迫停运率。参考文献[1]赵畹君.高压直流输电工程技术[M】.北京:中国电力出版社.2002.[2]王安全.等.±500kV葛南直流输电系统南桥换流站运行规程[R】.上海:上海市电力公司超高压输变电公司,2009.[3]国网运行有限公司.南桥站2007年06月23曰极I内冷水3B分支流量传感器故障导致闭锁分析报告[rq.北京:国网运行有限公司,2006.[4]国网运行有限公司.灵宝站2008年2月8日LTT阀电抗器冷却水管脱落导致闭锁分析报告【R】.北京:国网运行有限公司,2006.[5]国网运行有限公司.常规直流运行经验总结及对特高压工程的建议[R].北京:国网运行有限公司,2007.收稿日期:2009-09-28;修回日期:2009-12-08作者简介:杨光亮(1981一)男,博士研究生,主要研究方向为直流输电控制保护、换流站运行维护;E-mail:yangguang615@sina.tom邰能灵(1972一)男,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为电力系统继电保护教学及科研;郑晓冬(1985一),男,博士研究生,主要研究方向为直流输电控制保护。许继集团海外市场创佳绩许继集团在坚持稳固国内市场的同时,积极开拓海外市场,今年上半年开创了海 ̄t-x-程项目的两个第——一:取得第一个海外电气设备总包合同-越南莱州投资总额达8500万元的水电站总包项目,取得第一——个海外电力工程总包项目成功中标肯尼亚阿西河重油发电站项目。该集团上半年海外市场预算订货率达120%,完成年度目标的47%。许继集团为了顺利实施海外发展战略,积极完善进军海外市场的组织架构和市场布局,成立了亚洲事业部,完成了缅甸市场的调研工作,并就仰光一内比都230kV线路改造工程与缅甸工程方达成了初步合作意向,同时争取到多份中国进出口银行针对缅甸项目的融资函。许继集团还成立了越南办事处,积极开展越南市场调研工作,莱州项目就是他们开拓越南市场的具体成果。
分享达人
该用户很懒,什么也没介绍
文档单价:6.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档