一起阀冷却系统主泵故障原因分析及改进

2017-04-05刘天祥姜海波康建准

电力安全技术 2017年1期

关键词：主泵换流站冷却系统

刘天祥，姜海波，康建准，薛飞，王辉

(国网河南省电力公司检修公司，河南郑州 450000)

一起阀冷却系统主泵故障原因分析及改进

刘天祥，姜海波，康建准，薛飞，王辉

(国网河南省电力公司检修公司，河南郑州 450000)

主泵是直流换流站阀冷却系统的核心设备，为阀冷却系统提供冷却介质循环的动力，其稳定运行对换流站的稳定运行意义重大。通过对一起主泵切换时发生的双台主泵停运事故的分析，查找导致事故发生的根本原因，并提出了相关的改进措施，确保阀冷却系统安全稳定运行。

阀冷却系统；可控硅换流阀；主泵故障；主备切换

0 引言

直流换流站内的核心设备为可控硅换流阀。正常运行时，通过可控硅换流阀的额定电流高达5 000 A。通过换流阀的大电流会产生大量热量，导致换流阀温度急剧上升。为保证换流阀的正常工作，换流站需要配置换流阀冷却系统，简称阀冷却系统。

阀冷却系统是一个密闭的循环系统，它通过冷却介质的流动带走换流阀的热量。主泵的作用是提供冷却介质循环的动力。主泵为冗余配置，一台运行，另一台备用。为保证2台主泵工作时间均衡，延长其使用寿命，系统设计为工作泵连续运行168 h后，自动切换至备用泵运行。另外，在阀冷却系统出现冷却水流量低、主泵出水压力低、工作泵过载、过热等告警时，也会由工作泵切换至备用泵运行。若2台主泵均故障，阀冷却系统无法有效工作时，为防止换流阀损坏，直流控制系统将发出闭锁命令，停运直流系统。

1 故障情况

1.1 故障前运行方式

直流控制系统：许继控制保护系统运行；直流功率方向：西北送华中；传输功率：300 MW；控制模式：定功率控制；阀冷却系统：1号主泵运行，2号主泵备用。

1.2 主要报警事件

主要报警事件如表1所示。

表1 主要报警事件

1.3 故障检查

现场检查阀冷却系统已停运，直流系统已停运，检查阀冷却系统就地控制面板上报“2号主泵过载、1号主泵过载、主泵出水压力超低”等信号。检查2台主泵外观均无异常。

2 故障原因分析

2.1 主泵停运原因分析

根据OWS报警事件及现场控制面板报文分析，阀冷却系统1号主泵运行满168 h后，根据控制系统逻辑自动向2号主泵切换，2号主泵启动瞬间出现过载，自动向备用的1号主泵回切；1号主泵启动瞬间同样出现过载，2台主泵均出现故障后阀冷却系统停运现象。

2.2 主泵过载保护动作原因分析及改造

主泵过载保护是由自带过载保护功能的断路器实现的，图1为主泵保护回路，QF1实现对主泵短路保护和过载保护的双重功能。在主泵的主电路中串接热继电器发热元件，常闭触点串接在控制电路中。若主泵主电路长时间过载，热继电器双金属片发热，因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开，从而断开主泵主回路电源，保护主泵。

图1 主泵保护回路

主泵启动过程中电流的变化规律为，从启动瞬间的最大电流往小递减，逐步减小到运行值。启动瞬间的启动电流值约为额定电流的4-7倍，根据焦耳定律Q=I2Rt，在启动电流I基本不变，热继电器发热电阻R不变的情况下，导致发热量增加的主要原因就是流过大电流的时间t延长，即主泵的转速从0提高到额定转速的时间延长。

主泵由电机和叶片等部件组成。首先对主泵电机进行检查，电机各项试验数据均正常，电机工作正常。对主泵叶片进行检查，发现在阀冷却系统投运后系统的流量和压力未达到设计要求，于是对主泵进行改造，将主泵叶片由原来的“2大2小”调整为4个大叶片，用来维持阀冷却系统的循环水流量和压力。

3 改进措施

由于原来的断路器自带过载保护定值较小，且定值无法调整，无法满足改造后的主泵运行要求。同时，这种保护方式也给故障类别的判断带来不便。为此，将原来的阀冷却系统主泵保护由断路器自带过载保护功能改造为“断路器(实现短路保护功能)+热继电器(实现过载保护功能)”方式，热继电器过载保护定值由63 A增大到72 A，改造后的回路如图2所示。

通过改造，主泵未再出现由于过载导致的停运事故。