±660KV银川东换流变电站外冷24V信号电源隐患分析

张斌，韦鹏

（宁夏电力公司检修公司，宁夏银川 750411）

银东直流系统于2012年2月28日正式双极投运，额定功率4000 MW，是我国“西电东送”工程的主要大动脉[1]。阀冷却系统作为换流阀的辅助设备、换流站的核心设备，其健康稳定运行直接关系到直流输电系统的运行状况[2]。

银川东换流站阀冷却系统包括内水冷系统和外风冷系统。内水冷系统采用广州高澜节能技术有限公司生产的密闭循环式水冷却系统，冷却介质为纯水+42%乙二醇（体积比）；外风冷系统采用许继晶锐科技有限公司生产的室外换热设备，每极配置24台风机来冷却流经的内冷水[3]。

1 阀冷却系统原理简介

阀冷却系统作为换流站内的核心设备[4]，其主要作用是通过主循环泵使冷却介质循环，带走换流阀运行过程中产生的热量，再由室外换热设备将内冷系统带来的热量进行水——风散热，使换流阀长期、稳定运行在一个合适温度范围内，保证直流系统的安全稳定运行[5]。

阀冷却系统的稳定对于直流系统安全运行意义重大，现有已投运换流站出现直流闭锁有半数以上是因为阀冷却系统故障造成的[6]。2011年，由于阀冷却系统故障而导致直流闭锁的事故有两起，一起是胶东换流站由于外冷24 V信号电源丢失造成交流失电进而直流闭锁，另一起是复龙换流站由于通讯模块故障造成主泵切换，切换过程中流量未建立造成直流闭锁[7]。由于银川东换流站采用和胶东站类似的阀冷设备，下面我们先通过分析胶东站直流闭锁原因进一步查看银川东换流站外冷24 V信号电源隐患。

2 故障原因及隐患分析

2.1 胶东换流站直流闭锁原因分析

2011年8月30日14:41:22，胶东站监控系统（OWS系统）报“极Ⅰ阀外冷1、2#PS3直流电源故障”、“极Ⅰ阀外冷交流母线电源故障”、“极Ⅰ阀外冷1、2#交流电源故障”等所有极Ⅰ阀外冷设备及电源故障事件，现场检查极Ⅰ冷却塔风机全停、喷淋泵停止运行，14:45:47，“极Ⅰ阀内冷冷却水进阀温度超高”产生，极Ⅰ内水冷保护向极控系统发出跳闸信号，由极保护出口闭锁极Ⅰ直流系统[8]。

现场检查外冷控制柜内5QF26空开跳闸，该开关为所有24 V信号电源空开，一旦跳闸，所有PLC开入信号丢失。通过排查发现，5QF26空开跳闸，PLC双系统24 V信号电源将全部丢失，导致PLC系统误判1#、2#交流进线电源故障；与此同时，由于阀外冷电源切换逻辑不完善，PLC系统误判1#、2#交流进线电源故障后，PLC系统误切除1#交流进线电源接触器（2#交流进线电源备用，接触器未合），导致冷却风机及喷淋泵电源丢失，冷却介质失去散热能力，引起进阀温度超高跳闸。造成5QF26空开跳闸的原因则是现场极Ⅰ冷却塔M12风机安全开关辅助接点受潮严重，导致辅助接点电源接地，进而造成其上级开关5QF26跳闸。

银川东站技术人员针对胶东站闭锁原因，对本站外冷系统进行深入的隐患排查，发现本站也存在类似问题。发现该重大隐患后，立即情况反映给国网生技部，该隐患在10月21日停电检修得到治理。

2.2 银川东站外冷系统24 V信号电源隐患分析

银川东站外风冷控制系统A、B共用一路24 V信号电源，如图1所示。

该24 V信号电源由唯一的空开7QF18控制，如图2所示。

该信号回路中有信号112个，如表1所示，包括交流电源合闸、直流电源合闸、变频器运等重要信号，其中安全开关合闸、振动开关告警等信号在户外，一旦回路上出现接地等故障，会导致7QF18空开跳闸，则外冷控制系统A、B的采用常开接点（正常时接点闭合）的开入信号全部丢失，这会导致PLC采集不到交流电源合闸、变频器运行、直流电源合闸等重要信号，会导致PCL判断交流电源故障、变频器故障，失去对变频器的控制，失去外冷系统冷却能力，进而导致直流闭锁[9]。

外风冷24 V开入信号共有112个（见表1），我们将上述信号按重要等级分位3类，第1类是紧急信号，此类信号丢失会影响到外冷系统正常运行，进而造成直流闭锁；第2类是重要信号，此类信号丢失也会影响外冷系统运行，但是可以通过其他手段防止直流闭锁；第3类为一般信号，此类信号丢失不会造成外冷系统正常运行[8]。信号具体分类见表2。

3 银川东站阀外冷24 V开入信号整改方案

综上所述，为了防止单一开关故障导致所有开入信号丢失，首先将室外设备的告警信号（一般信号）去除，即去掉“安全开关合闸”和“振动开关报警”信号；其次，将剩余DC 24 V信号开入分成3组，即增加两个空开7QF28和7QF29，与原有的7QF18空开承担所有的开入信号[10]。

图1 24 V开入信号回路图Fig.1 The 24 V signal circuit diagram

图2 24 V开入信号电源回路Fig.2 The 24 V signal power circuit diagram

表1 外风冷24 V开入信号电源所带负荷表（112个）Tab.1 Loads of the 24 V signal power of the valve cooling system(112)

表2 外冷系统信号分类Tab.2 The signal classification of the valve cooling system

1）7QF28：第1组风机（变频器2U1～2U3，3U1～3U3所对应的12台风机）开入信号和1#交流电源开入信号；

2）7QF29：第2组风机（变频器4U1～4U3，5U1～5U3所对应的12台风机）开入信号和2#交流电源开入信号；

3）7QF18：其他原有开入信号。

改动后的外冷24 V信号电源配置见表3。

实验方案见表4。

可以看出，改造后的逻辑更为科学有效，无论3路开入信号丢失哪一路，都会启动风机，进而保证冷却能力。尤其是当重要开入信号（变频器运行、交流电源投入等）丢失，PLC会强制启动对应的12台风机保证进阀温度不会过高。并且PLC不再参与控制交流电源切换，无论哪一路交流开入信号丢失，该路交流电源接触器都保持闭合，不会再发生类似于胶东站开入信号丢失导致PLC误切交流接触器的隐患。

表3 改造后负荷分配表Tab.3 The load allocation after the transformation

表4 现场试验方案Tab.4 The field test program

4 结论

本文就胶东换流站由于外冷24 V开入信号丢失导致直流闭锁进行了分析，同时对银川东换流站进行排查，发现类似问题并提出解决问题的办法和最后的试验方案，为杜绝其他换流站出现类似问题提供了宝贵经验。

[1]赵婉君.高压直流输电工程技术[M].北京：中国电力出版社，2004：1-7.

[2]韩民晓，文俊，徐永海，等.高压直流输电原理与运行[M].北京：机械工业出版社，2009：24-30.

[3]习超群，李辉，吴宁，等.银川东换流变电站运行规程[S].银川：国网运行分公司银川管理处，2010：63-67.

[4]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2004：12-18.

[5]戴熙杰.直流输电基础[M].北京：水利水电出版社，1990：30-32.

[6]国家电网公司运维检修部.直流换流站历年事故汇编[R].北京，2011：1-2.

[7]国家电网公司运维检修部.直流换流站运维技能培训教材阀冷却系统[M].北京：中国电力出版社，2012：115-116.

[8]胡锦根，刘东，代海涛，等.2011年08月30日胶东换流变电站阀外冷系统故障引起极1闭锁分析报告[R].青岛：国网运行分公司青岛管理处，2011：1-2.

[9]韦鹏.针对2011年08月30日胶东换流变电站直流闭锁银川东换流站采取的反措[R].银川：国网运行分公司银川管理处，2011：1-2.

[10]张斌.银川东换流站外风冷信号改造及实验方案[R].银川：国网运行分公司银川管理处，2011：2-3.