鹅城换流站非电量保护热工装置及检修校验策略

范源，李一平

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

1 非电量保护热工设置介绍

1.1 非电量保护

1)温度:包括换流变主体及绕组、外冷水冷却塔出水温度保护、极Ⅰ换流阀晶闸管结温保护等16个测点 (涉及跳闸及闭锁极)，站用变本体油面油温保护、内冷水阀出水温度等9个测点 (涉及报警、降低功率或切换系统工作)。

2)压力:包括内冷水阀流量保护 (压力差)等4个测点 (涉及跳闸及闭锁极)，包括换流变分接头OLTC1压力继电器保护、内冷水阀水压力保护等4个测点 (涉及报警信号)。

3)流量:内冷水阀进水、出水流量等2个测点 (涉及跳闸及闭锁极)，换流变本体冷却器油流指示报警、平波电抗器冷却器油流指示报警等10个测点 (涉及报警信号)。

4)SF6密度:包括换流变阀侧a，b套管SF6密度继电器保护等6个测点 (涉及跳闸及闭锁极)，交直流断路器共有72块SF6密度继电器 (涉及闭锁断路器)。

5)瓦斯继电器:包括换流变本体瓦斯保护、网侧A套管和阀侧a，b套管瓦斯保护等12个瓦斯继电器报警和跳闸信号。

6)其它热工非电量保护:包括阀泄漏保护(突变量)、阀水位开关保护泄漏保护等4个保护跳闸信号，换流变本体压力释放保护、换流变油枕油位报警、换流变油枕泄漏报警、油流指示报警、阀泄漏保护 (24 h)等23个保护报警信号。

1.2 特殊非电量保护

鹅城换流站换流变绕组温度监测及风冷系统控制、阀水冷控制保护系统是与普通变电站的非电量保护系统有着巨大差异的系统，了解其工作原理有利于正确实施校验和检修工作。

1)绕组温度监控装置

不同于一般的绕组温度计由压力式油温表叠加二次电流加热补偿温度的工作原理，鹅城换流站换流变绕组温度是根据环境温度补偿原理，以变压器油温 (由Pt100铂电阻温度计测得)为基础，电流互感器二次侧电流流过加热电阻，产生补偿温度。顶部油温与补偿值相加即为绕组热点温度。指示值对电流变化的延迟时间为9 min，与绕组本身的时间常量一致。在补偿回路串有可调电阻，通过调节电阻，可正确指示绕组温度值。加热元件和调节元件均在传感器里，同时它有4个节点，可设为各自独立。

为了调节电流，在控制柜中安装了1个可调并联电阻器。而对于顶层油温的远方指示，则不必连接内部加热电阻。

绕组温度远传送入站控系统后，由站控系统根据温度值判断后控制散热风扇的启停和超温报警，而不是像一般的变电站由绕组温度计内部接点直接控制，这是鹅城换流站与湖南省其它变电站的变压器绕组温度测量及控制告警的主要区别。

2)阀水冷控制和保护系统 (CCP)

阀水冷控制和保护系统是直流换流站特有的系统，是智能化的分布式I/O系统，不设主机，所有的控制保护功能通过PS830板上的处理器来实现。整个CCP系统是冗余设计，从传感器到控制柜，全部为双重化布置，如图1所示。CCP A与CCP B之间的通信和切换通过其内部的CAN总线，即CAN4来实现，CAN4在2个CCP柜间用PS832板连接起来。CCP系统的切换是完全独立的，与PCP系统 (极控系统)没有关系，故障信息和报警跳闸指令是通过PS831板传至PCP。

图1 CCP的结构示意图

CCP的主要功能:监视并限制冷却水水温;监视并限制冷却水电导率;监视膨胀箱水位，检测水系统泄漏;监视冷却器风扇是否正常;监视加热器是否正常;监视所有I/O板的运行情况。

CCP保护配置:水冷系统保护设置在2块保护板上，可利用电阻箱、毫安信号发生器等标准设备模拟温度 (电阻信号)、压力 (mA电流信号)等传感器信号对PS868板卡各测量回路进行校验，根据相关数据及板卡参数进行板卡调校和更换。

①第1套保护板主要有以下功能:温度保护:测量阀进水温度;流量保护:测量主回路的流量;泄漏保护:有2个部分，微分部分可以检测较严重的泄漏情况，24 h部分测量24 h内总的泄漏量，可以检测到轻微的泄漏情况。

②第2套保护板主要有以下功能:温度保护:测量阀出水温度;流量保护:通过测量阀进水处、出水处和膨胀箱之间的压力差来检测流量是否正常;压力保护:测量膨胀箱压力;水位保护:测量膨胀箱水位。

2 非电量保护热工仪表校验条件

从已有的设备和资质来看，国网湖南省电力公司检修公司已具备SF6密度继电器现场校验的设备和能力，有温度计现场比对和实验室检定及瓦斯继电器、压力释放阀、速动油压继电器实验室校验能力。压力传感器具有部分量程的校验能力，但要保证覆盖全部工作面还需扩展低压量程。流量计没有有效的校验设备，只有国网湖南省电力公司电力科学研究院的超声波流量计可以作为比对设备。油位计、水位计等液位计是使用压力传感器测量，压力量程较低，通过扩充国网湖南省电力公司检修公司的压力标准器量程，则可以开展校验工作。

鹅城换流站目前没有配置用于热工仪表校验的仪器设备，人员也没有经过热工仪表校验方面的考证培训，目前该站的热工仪表校验工作只能依靠国网湖南省电力公司检修公司及国网湖南省电力公司电力科学研究院。

3 非电量保护热工装置的校验策略

3.1 温度类仪表

采取定期校验与比对的方法。新购置的温度仪表及定期检定的温度仪表可采用实验室检定的方法，经检定合格后再在现场安装。该方式准确度高，能正确地反映仪表的性能，但耗时较长，对现场工作响应周期长，不便于短期检修工作的安排。

现场测试可使用国网湖南电力公司检修公司配置的便携式恒温槽进行测试，例行检查则主要采取同一测量点冗余配置的2个测量仪表进行比对的方法。这2种方法由于测量准确度难以保证，只能用于判断元器件的工作状态是否正常，不能用于给测温仪表定级和验收。

3.2 压力类仪表

鹅城换流站的压力类仪表主要为常见的压力变送器，可由国网湖南省电力公司检修公司携带压力标准仪器到鹅城换流站进行校验，但需增添一些低量程 (2 MPa以下)的压力标准仪器 (主要用于液位传感器校验)，同时应将压力仪表的转接头配置齐全，以免出现接口不对应无法校验的情况。

3.3 流量仪表

一般由国网湖南省电力公司电力科学研究院携带经检定的超声波流量计到现场进行流量仪表比对测试。但由于鹅城换流站阀水冷系统管路比较复杂、密集，只有少数部位适合超声波流量计的安装，因此需做好比对选点工作。

对超声波流量计进行比对发现问题时，可将流量计拆卸下来送地方计量检定部门检定复核，但此种方式对管路密封破坏较大，国网湖南省电力公司检修公司也未开展过此类设备的拆装，在没有掌握正确的回装技术前暂不建议使用。

3.4 SF6密度继电器

只要现场的SF6密度继电器具有与本体隔离的阀门、逆止阀等截断装置，就可以依据检定规程要求现场开展相关校验工作，工作的难点在于密度继电器的拆装，需注意细致工作，防止气体泄露。

3.5 瓦斯继电器

瓦斯继电器的校验设备属于不可移动的大型设备，目前鹅城换流站的瓦斯继电器校验只能采取拆卸下来送国网湖南电力公司检修公司校验的方式。此种方式耗时长，设备运送路途遥远，对瓦斯继电器可能造成破坏，可考虑由换流站配置瓦斯继电器校验台就地进行校验。

3.6 其它非电量保护仪表

压力释放阀、速动油压继电器的校验方式同瓦斯继电器，在鹅城换流站未配置相应校验标准的情况下只能送国网湖南电力公司检修公司校验，耗时较长。

4 结束语

热工专业全面介入直流换流站的检修工作，面临很多新的课题需要解决。定期工作制度、工作分工、工作规范等还需要进一步完善，标准化作业还需要更加精细化。