一起单阀回报信号数少于最小...许值造成直流停运的故障分析_刘寿光.pdf

/一起单阀回报信号数少于最小允许值造成直流停运的故障分析刘寿光钱兵赵成何兆略朱华秀（云南电网有限责任公司文山供电局）摘要：换流阀单阀晶闸管冗余数指保证能承受规定的试验电压，超出阀设计需要的最小晶闸管级数量以外的数量。晶闸管本身的故障，晶闸管电压检测、冷却回路、阻尼电容等部件的故障可能引起晶闸管级的故障。当单阀晶闸管故障的数量大于冗余个数时，阀基电子设备（，）判定单阀晶闸管冗余不足，系统跳闸，发 （紧急停运）至极控系统停运直流。因此换流站的阀控系统的稳定运行对直流安全稳定起着至关重要的作用。本文就某 换流站单阀回报信号数少于最小允许值造成直流停运的故障进行分析，并提出相应的控制措施。关键词：冗余数；电压检测；阻尼电容；紧急停运 引言阀控系统的阀基电子设备 主要由晶闸管控制与监测、光发射和光接收、用于反向恢复期保护的控制单元 、供电电源及接口等组成。晶闸管控制与监测系统通过光接收板接收所有晶闸管的电压监测板 的回报信号。光接收板是 的一部分，它接收来自每个 的回报信号以及 的触发自检信号，这些信号通过两路并行冗余通道送至冗余的两个晶闸管控制与监测系统。某 换流站换流阀 晶闸管采用 英寸、光触发晶闸管，额定工作电流 ，最大耐受电压 。每极共 个阀塔，每个阀塔四个单阀（四重阀），每个单阀由 个阀组组成，每个阀组分为两个阀段，每个阀段由 个晶闸管组成，即每个单阀共 个晶闸管组成。每个晶闸管阀片都安装有一块 板，保证串联的晶闸管之间的直流电压分布均匀，同时从以下几个方面来监控光触发晶闸管两端的电压：检测晶闸管的阻断能力；检查晶闸管是否可以触发导通（建立正向电压）；检查晶闸管电流过零（建立负向电压）；检查晶闸管是否由内部的正向过电压保护触发导通（）。的功能是向 发送三种回报信号分别是正向电压回报，负向电压回报，正向过电压保护触发导通回报。而造成换流阀晶闸管无回报信号的主要原因有 故障、光纤通信中断、换相失败等。当单阀无回报的数量等于或大于 个时，判定单阀晶闸管冗余不足，系统跳闸。因此换流站的阀控系统的稳定运行对直流安全稳定运行起着至关重要的作用，本文就一起 某换流站单阀回报信号数少于最小允许值造成直流停运故障，重点分析换流阀晶闸管无回报原因，并提出相应的控制措施。事件经过 年 月 日 时 分，某 换流站换后台报“极 单阀 组件晶闸管 无回报信号”，现场检查阀塔、无异常。时 分，通过点击 屏一的机箱自检按钮后，极 单阀 组件晶闸管 自检正常。时 分，后台报“极 单阀 组件晶闸管 、单阀 组件晶闸管 无回报信号”，现场检查阀塔、无异常。时 分，通过点击 屏一的机箱自检按钮后，极 单阀 组件晶闸管 和 自检正常。时 分，后台报“极 单阀 组件晶闸管 无回报信号、单阀 组件晶闸管 无回报信号”，现场检查阀塔、无异常。时 分，通过点击 屏一的机箱自检按钮后，极 单阀 组件晶闸管 和 组件晶闸管 自检正常。时 分，后台报“极 单阀 组件晶闸管、极 单阀 组件晶闸管 无回报信号”，现场检查阀塔、无异常。时 分，通过点击 屏一的机箱自检按钮电气技术与经济 技术与交流 /后，极 单阀 组件晶闸管 和 组件晶闸管 自检正常。时 分，后台报“极 单阀 组件晶闸管 、无回报信号，极 单阀回报信号数少于最小允许值动作”，直流极 ，投旁通对，跳开极 换流变网侧开关，直流功率输送功率由 降至 。通过后台信号和故障录波，可以初步判断故障原因是极 单阀晶闸管故障数量超过最大冗余个数，造成直流极 ，直流功率输送功率损失 。故障查找及原因分析.极 前晶闸管无回报告警检查情况极 单阀陆续发生一起 个晶闸管和三起 个晶闸管无回报告警后信号，现场自检 装置后无回报信号均自行复归。运维人员检查后台无阀塔漏水告警信号，极 阀塔正面巡视通道现场使用望远镜检查未发现极 阀塔组件之间有渗漏水现象，且阀塔底部屏蔽罩内变色试纸没有变成红色的现象。红外热成像视频系统检查，未发现极 阀厅设备有发热或者过热的情况，未发现极 换流阀内冷水系统有明显渗漏水现象，未发现阀塔漏水检测装置内有明显积水情况。.极 后一次设备检查情况由于该换流站采用悬吊式四重阀结构，巡视过程中存在一定的死角，在极 阀塔正面巡视通道现场通过紫外检测仪进行检查时，并未发现极 阀塔组件之间有渗漏水现象。但是在极 阀塔 相肋部巡视通道通过紫外检测仪检查时，却发现极 相 侧阀塔 组件与 组件之间有水滴迹象，频率约 滴 ，极 换流阀 相左侧阀塔阻尼电容、阻尼电阻、均压电容、均压环附件、板卡上有水珠附着现象，而后台无阀冷系统小泄漏水保护告警和补水捡漏信号。红外热成像视频系统检查，未发现极 阀厅设备有过热的情况，发现阀塔底部屏蔽罩内有轻微积水的情况，阀塔底部屏蔽罩内部分变色试纸有变色现象，但是阀塔漏水检测装置内无明显积水，后台无 （避雷器 漏水检测设备）漏水告警信号。极 换流阀转检修后，对阀塔现场检查，发现极换流阀 相阀塔底部屏蔽罩内有一轻微积水，且变色试纸已有部分变成红色，现场核实漏水检测装置内无积水；极换流阀 相左侧阀塔进水管道（阀塔进水金属管道下部连接第一节塑制水管）弯折处（高度略高于 组件）有漏水，极 换流阀 相左侧阀塔第一至第六层阻尼电容、阻尼电阻、均压电容、均压环附件、板卡上均有不同程度的水珠附着，设备受潮情况由上层至下层逐渐减弱。经过检查分析，极 换流阀 相 左侧阀塔进水管与均压电极连接线有明显磨损痕迹。同时对三相阀塔内冷却水管检查，发现极 换流阀 、三相换流阀进水管与均压电极连接线之间存在不同程度间隙：相 .、相 .、相 .，极换流阀 相 左侧阀塔进水管与均压电极连接线有明显磨损痕迹，造成阀塔进水管出现裂纹，最终形成换流阀进水管漏水点。.极 后二次设备检查情况对极 屏机箱检查，发现极 屏一 单阀 组件第 、阀晶闸管光接收器板卡回报信号故障告警指示灯点亮，通过极 屏一 复归应答按钮进行机箱状态查询，接收器板卡回报信号故障仍然存在。采用光功率计对极 单阀 组件第 、级的回报光纤进行测量检查，发现回报光纤正常，光 纤 衰 减 值 .。采 用 晶 闸 管 测 试 仪（）对有水珠附着的极 单阀 组件第、晶闸管的 板进行测试，发现极 无法接收到 发送的回报信号。.控制保护动作情况分析阀冷系统控制系统无小泄漏水保护告警分析。极 相 侧阀塔 组件与 组件之间有每秒 滴的滴水量（约 .），按照小泄漏定值设计规范，阀冷控制系统每隔 分钟比较前后液位之间的差值小于 .（.），连续 次比较每次下降均不满足 .下降量，并且进出阀温度变化未大于 .，未达到阀冷小泄漏保护预警输出条件。装置无漏水告警信号分析。按照 装置漏水告警设计规范，当阀内发生泄漏时，渗漏的水流入阀底部屏蔽内，顺倾斜的底屏蔽金属板流入积水容器，积水容器内有水位监测器。当水位超过设定值，设计值为集水量相当于 .，水位指示检测装置将产生一个光信号给 ，发电信号给控制保护。当水位继续升高，水位指示检测装置将产生第二个光信号，设计值为集水量相当于 .。第一个为报警信号，第二个为跳闸信号。由于漏水量很小，只是使阀塔底部屏蔽罩内变色试纸有部分变色现象，检测装置内短时间内未产生积水，未达到漏水告警信号输出条件。极 单阀故障数目少于最小允许值动作分析。板在换流阀中对晶闸管起到监测与保护的板卡，板检测晶闸管两端的电压，当电压值超过阈值（）时，板发送回报信号至 。当连续三个周期 未检测到 回报信号时，会上报换流阀无回报故障。当单阀无回报的数等于或大电气技术与经济 技术与交流 /于 个时，系统跳闸。极 换流阀 相 单阀 组件第 、晶闸管因内冷水管出现渗漏水，造成 个晶闸管 板回报信号传输异常，使单阀晶闸管回报数目少于最小允许值而动作。.运维情况分析运行专业近一年开展双极换流阀阀厅温湿度、阀冷系统关键数据抄录，直流双极阀厅换流阀设备巡视及红外测温工作 次，未发现相关异常及缺陷，巡视维护结果正常。检修专业近一年开展 次换流阀专业巡视、测温工作，极 换流阀未发现异常和缺陷，无历史遗留缺陷，工作结果均为正常。近三年检修专业根据 换流阀及阀冷设备检修试验规程要求，结合换流阀设备检修项目 项，阀冷系统设备检修项目 项，修编换流阀及阀冷设备检修作业指导书，每年均按规定要求开展换流阀年度检修工作，工作结果均满足规程要求。.现场处置过程现场检修人员依据内冷水漏水应急处置方案开展现场处置，为避免漏水情况恶化，导致阀相关元器件损坏，检修人员关闭该阀塔顶部进出水管蝶阀。随后调整空调系统送风温度定值提高室内环境温度，加快电子元器件干燥处理。最后打开阀塔底部进出水管排水阀开展排水工作，将水位排至漏水点以下后并准备更换损坏水管，并更换变色的验水试纸。根据 换流阀及阀冷设备检修试验规程（试行）中要求：“型水管上的均压电极连接线严禁触碰均压罩边缘（考虑运行振动情况下）”。对极 换流阀 相换流阀进水管与均压电极连接线之间的间隙进行调整，使均压电极连接线与 型水管的间隙在一个合适位置。检修人员对极 换流阀 相 单阀 组件第、晶闸管故障 进行更换，并采用晶闸管测试仪（）对更换 板后的晶闸管进行测试，发现极 可以正常接收到 发送的回报信号，通过极 屏一 复归应答按钮进行机箱状态查询，晶闸管自检正常，接收器板卡回报信号故障指示灯熄灭，后台告警信号复归。.故障原因通过现场检查发现，极 换流阀 相 左侧阀塔进水管与均压电极连接线间隙只有 .时距离，阀在运行过程中振动使均压电极连接线产生晃动与进水管产生摩擦，造成阀塔进水管出现裂纹有每秒滴的漏水量。极 换流阀阀塔进水管经过长时间的滴水后，使水管下部 和 阀组件的晶闸管 板上的积水量逐渐增大，引起 电路板局部短路，造成回报脉冲触发功能障碍，导致极 光接收板检测不到 单阀 组件第 、晶闸管 回报脉冲信号，光接收板在连续三个周期未检测到 个 板的回报脉冲，判断单阀个晶闸管回报信号数少于最小允许值动作，最终控制系统动作停运直流。改进措施细化换流阀及阀冷设备作业要求，结合设备安装说明书及实际安装位置情况，对 型水管与均压电极连接线安装间隙进行明确，细化冷却水管管道外观检查要求。通过视频系统、巡视通道对全站换流阀均压电极连接线与 型水管间隙进行排查，结合直流停电工作，调整全站换流阀均压电极连接线与 型水管间隙至合适位置，确保均压电极连接线均未与内冷水管触碰。增加阀厅巡视视频的数量，完善视频巡视系统，提高运行人员视频巡视质量，确保运行人员在开展阀厅设备日常视频巡视中，能无死角地全面检查每一层设备。结合阀厅设备巡视的工作经验，梳理阀厅设备巡视、阀内冷水漏水检测、巡视路线、工器具使用等要点，形成阀厅设备巡视标准，并固化于班组作业指导书。结束语正常情况下，某 换流站换流阀的每个单阀内有 个晶闸管，其中 个冗余，正常运行中，同一单阀内 个晶闸管同时无回检信号时立即向调度申请停运，才能保证直流系统的稳定运行。此次极 换流阀一个单阀内累计出现 个晶闸管检测不到回检信号后，单阀晶闸管冗余不足，相应直流停运，直流功率输送功率损失 ，对系统的安全稳定运行造成了很大的风险。本文通过系统地分析，确定了换流阀阀塔进水管道 弯折处磨损漏水造成 个单阀检测不到回检信号，单阀回报信号数少于最小允许值是导致此次直流停运的原因，并针对事件原因提出了切实可行的控制措施，可以有效减少类似情况导致直流闭锁的事件发生，提高直流输电系统运行的安全性和稳定性。参考文献 赵畹君.高压直流输电工程技术 北京：中国电力出版社，.（收稿日期：2 0 2 2-1 1-2 4）电气技术与经济 技术与交流