探讨特高压换流站阀冷系统隐患分析及整改措施

探讨特高压换流站阀冷系统隐患分析及

整改措施

摘要：特高压环流站阀冷系统中包括压力传感器、外冷水池水位传感器、冗

余配置传感器超差跳闸逻辑等内容，结构相对复杂，也容易产生隐患和故障，技

术人员在研究特高压换流站阀冷系统时，要从每一个组成部分入手，考虑该系统

可能存在的隐患问题，并对其成因加以分析，寻求有效的整改措施加以优化。本

文从特高压换流站阀冷系统的硬件配置和控制逻辑进行分析，提出了相关应对措施，以供参考。

关键词：特高压换流站阀冷系统；系统隐患；整改措施

引言：特高压换流站阀冷系统中的换流阀是实现交流电和直流电转换的核心

元件，在正常的运行状态下，平均电流量可以达到3750A，如果长期运行，必然

会产生大量的热量，所以阀冷系统可以有效的保证换流阀处于适宜的工作温度下，而特高压换流站阀冷系统也成为重要的辅助系统。如果特高压换流站阀冷系统的

运行存在异常，那么可能会导致阀片元件损坏，甚至会造成闭锁事故，严重影响

主网架的稳定运行。技术人员可以在实际的工作中，从特高压换流站阀冷系统的

结构与控制逻辑入手，对其中的隐患问题进行深入的思考，并积极探索有效的隐

患消除措施，为特高压换流站阀冷系统的稳定运行投入研究。

一、特高压换流站阀冷系统的相关内容

某换流站的双极四阀组各配置了一套特高压换流站阀冷系统，主要包括水冷

系统与阀冷系统两个部分。水冷系统包括内冷水系统与外冷水系统，其中内冷水

系统是为换流阀的运行提供冷却水，吸收换流阀在运行过程中产生的热量，维持

换流阀的正常工作温度，使其能够稳定的运行。这一系统属于密闭式单循环的回路，在回路的内部设有主循环回路与旁路循环等等。而外冷水系统则是冷却内冷

水的作用，属于开放式的循环系统，包括喷淋水泵及冷却塔等装置。特高压换流

站阀冷系统具有监视、控制、保护与通信四个主要的功能，可以实时的监视内冷

水的流量与温度等参数以及外冷水的水池水位、温度等参数，还包括水泵、冷却

塔等设备的运行状态[1]。特高压换流站阀冷系统可以对内冷水系统或外冷水系统

出现异常的情况进行报警，将相关重要的参数反馈到信息中心，重要的参数如果

出现越线，系统将会保护出口闭锁阀组，而特高压换流站阀冷系统与控制系统之

间的各项状态量与报警量也会通过信息系统向下派送。特高压换流站阀冷系统中

的控制系统是由两套冗余配置的SIMAT-IC S7系统组成，其中包括电源模块、中

央处理模块等，电源模块可以向各系统提供5V或者24V的直流电源就，中央处

理模块则主要是对输入和输出的信息进行判断，逻辑控制功能可以实现自主诊断，从中央处理单元中输出模拟量和开关量，实现各单元之间数据的同步交换。

二、特高压换流站阀冷系统的隐患

（一）阀内冷系统流量与压力传感器

1.阀内冷系统流量

某特高压换流站阀冷系统监控的内冷水温度与流量等参数的异常情况如表1

所示，技术人员可以从特高压换流站阀冷系统中寻找其中的隐患。特高压换流站

阀冷系统的流量传感器B100为单一配置的形式，用于检测内冷水流量，阀冷系

统的压力传感器B106和B107则属于冗余配置，主要用于监测内冷水管道的压力，而传感器B107的数据在传感器B100故障之后被应用于特高压换流站阀冷系统中，如果传感器出现故障，那么所引发的内冷水流量或者管道压力的测试值存在异常，或是已经超出了阀冷定值时，则会导致阀组存在跳闸的情况，会直接影响到压力

测试值的异常功能。因为采用的是单一传感器的方式，所以流量和压力传感器的

故障可能会导致阀冷系统的误跳闸情况。技术人员根据表1中的参数进行详细的

检验以后，发现故障是因为流量传感器所导致的误动。对此，技术人员采用以下

措施予以纠正：取消原阀冷控制系统中B100流量传感器延时两小时跳闸的设置，将内冷水的流量与压力跳闸的逻辑修改为“三取二”，如果B100流量传感器和

B106、B107的压力传感器均处于正常的状态下，那么B100的流量小于跳闸的设

定值、或者B106压力小于跳闸的设定值，或者B107压力小于跳闸的设定值，以

上三个条件最少满足两个条件时，系统才会出口跳闸[2]。

表1.特高压换流站阀冷系统跳闸定值（参考）

2.水池水位传感器

外冷水池水位传感器也是单一配置，如果水池的水位低于80%，那么系统就

会启动补水泵，自动补充冷却消耗的水。如果传感器发生异常的情况，那么测量

值所固定的90%以上数值，就可能会导致外冷水的水位控制功能存在失效的问题，而补水泵并不会自动补水，直至外冷水池的水全部消耗完，喷淋泵在空转状态下，可能会烧毁，影响内冷水的冷却效果，也会导致阀组跳闸。对于这一问题，技术

人员采用以下整改措施：对外冷水池水位传感器进行冗余改造以后，将单一的电

阻式水位传感器改为浮球式的水位传感器，并采用并联的逻辑，避免单一传感器

因故障而导致异常，可以有效的提升水池水位测量的可靠性。

3.阀冷控制逻辑

在特高压换流站阀冷系统中，内冷水的温度、电导率及膨胀水位都属于双传

感器的冗余配置，两个传感器的测量数值不同或者超出设定值时，特高压换流站

阀冷系统也会判定传感器故障并且出口跳闸。对于这一问题，技术人员通用取消

内冷水温度、电导率、膨胀水箱水位冗余传感器超差跳闸出口逻辑，就可以有效

解决特高压换流站阀冷系统控制逻辑的隐患问题，仅保留警告信号的回路[3]。

（二）硬件回路隐患

1.阀冷系统跳闸出口回路

阀冷系统跳闸出口回路属于单继电器回路，如果继电器出现故障误动的情况，也会导致阀组跳闸。技术人员在阀冷系统原跳闸出口继电器旁边加设并联继电器，并使两个继电器之间以辅助的形式进行接点串联，使出口回路改为双继电器的逻

辑方式，那么两继电器均属于正确动作时才会发出阀组跳闸的指令，这一整改措

施可以有效的会比单继电器造成的故障误动问题。

2.交流电源电压监视继电器

在特高压换流站阀冷系统中主泵、喷淋泵及冷却塔风机的设备中，均通过冗

余配置的线路予以交流供电，如果监视回路监测出的电源故障，系统将会自动切

换至备用电源中，以维持特高压换流站阀冷系统的平稳运行。在阀冷系统的交流

电源电压监视继电器所连接的交流电源供电过程中，如果电源存在故障，那么监

视继电器的功能可能会失效，引发阀组跳闸的情况。技术人员可以更换交流电源

的电压监视继电器，改成直流电源独立供电的电压监视继电器，那么交流电源在

发生故障时，就不会影响到电压监视继电器的正常工作。

结束语：特高压换流站阀冷系统作为换流站的重要系统，也是直流输电系统

中的薄弱环节，现实中常常因为特高压换流站阀冷系统存在故障而导致直流电停