摘要：我国因独特的西电东送和南北互供的供电工程发展，使得高压直流的输电方式在我国有着良好的未来。在高压直流输电工程中，换流阀是其最核心的设备之一，但换流阀却存在一个典型问题，就是在运行过程中其会产生非常多的热能，这就必须使用阀冷却水系统来对其换流阀进行冷却。本文主要是对阀冷却水系统进行介绍，接着再对其问题展开分析并提出对应的改进措施，对该系统进行优化设计对其可以安全、稳定工作具有重要意义，希望可以为高压直流输电工程产生一定的帮助。
关键词：高压；直流换流阀；冷却；优化
一、直流阀冷却水系统介绍
阀冷却水系统主要就是由阀外冷水系统和阀内冷水系统组成，其中阀内冷水系统就是将阀组件工作时产生的热量排到阀厅之外，保证换流阀组件的晶闸管可以在可控温度范围下运行，之后阀外冷水系统又将内冷水系统产生的热量带走，排到大气中，保证内冷水系统保持持续的冷却能力。阀冷却水系统正是因内冷水系统和外冷水系统的共同工作来完成对换流阀进行持续冷却，保证其可以安全稳定地运行。
由此可以看出，系统是一个封闭循环系统，是由三个主要回路构成的，分别是主水回路、稳压回路及水处理回路。
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图1 换流阀内冷水系统图
如上图所示，主水回路是由主循环泵、脱气罐和管道构成，稳压回路是由氮气瓶和膨胀罐构成；水处理回路是由离子交换树脂和补水泵构成。主水回路主要是连接换流阀和阀外冷水系统换热器，目的是把热量排出换流阀之外；水处理回路就是持续对主水回路部分水量进行处理，去除水中杂质且进行补水处理，严格保证主水回路的冷水质量；稳压回路的作用是缓冲系统水容积变化，同时也可以隔绝空气和维持压力恒定。
二、高压直流换流阀常见问题及预控
通过上面介绍可以直观地看出阀水冷系统的组成相当复杂，系统中元器件也比较多，系统工作过程繁琐，如果有一环节出现问题，就会对换流阀的工作产生直接影响。接下来，对换流阀工作工程中常见问题进行介绍，并对其提出预控措施。
2.1 冷却水渗漏
在水冷系统当中，负责管道连接的设备和在设备的安装部位都使用大量的密封垫保证密封质量。由于长期的运行工作，密封垫容易出现老化、位置偏移、螺丝松动等等故障，故障部位容易出现内冷水的渗漏问题，如果渗漏严重，可能引起泄漏的保护动作，进而造成运行闭锁。此外，接头处如果因为振动而松脱漏水，也会造成膨胀罐出现液位下降，进而引起保护动作，直流进入闭锁状态。
预控措施：①在换流阀安装过程中，紧固好系统内管道的接头处，并将标记做到位，等水管安装完毕后及时进行管道压力及检漏试验，第一时间修复故障点。②水系统在运行过程中，应加强重点设备巡检工作，定期记录系统中内冷水水位，将阀门的紧固检查工作和橡胶垫定期更换工作做好。③在后期检修期间，要对系统内的水管仔细检查，如果发现水管接头处松动磨损、渗漏泄露等故障要第一时间处理。
2.2 设备的供电隐患
在换流阀水冷系统中，对供电要求高的设备是主循环泵和喷淋泵，如果这两个设备出现供电问题，水流量会因主泵的工作异常而减少，或者是内冷水的温度因喷淋泵停运而急速升高，从而会对直流系统带来安全隐患。
预控措施：①对于重要的驱动设备，一定要严格执行两路母线电源的供电方式，还可以另加上大容量的UPS作备用电源使用。如果双路进线供电均出现故障，可以迅速转到UPS供电，电源恢复后可以随时切换。②对各段的电源或设备自动投切装置进行定期检查及试验，严格落实好切换配合时间、开关的灵敏度、定值设置等满足系统在不同情况下的运行要求。③对于用变频器来驱动的设备，因变频器在长期运行下故障几率较高，可以直接影响电机的安全运行，这时应及时把变频器换为软启动器，用来控制电机的启停工作。
2.3 外冷水系统内部结垢
源水经由软化和反渗透等处理工艺成为合格的水后，要加入冷却塔中对水进行冷却。当反渗透膜堵塞、气体含量超标、离子交换树脂失效、水质较差、浑浊度高时，经过处理后的水中钙镁离子含量会严重超标，如果长期使用会导致冷却塔的冷却片和喷淋头等设备结成水垢，会降低对水的冷却效果。
预控措施：①换流站应尽量采用水质优良的源水，源水在使用之前可用除盐、除钙、加氯等措施，来处理源水，提高源水品质。②可在喷淋水系统周围安装上检测硬度的专用探头，当水质硬度过高时，可以通过排污换水工作来加大弃水量，可以达到降低水硬度的目的。③工作人员应加强对外冷水系统的巡视力度，主要看反渗透膜和喷淋塔，如果发现渗透膜失效或是喷淋塔结垢，一定要及时组织工作人员处理。
2.4 传感器参数失真
利用好水温传感器、水压传感器、流量传感器和水位传感器等设备可以为水冷系统运行状态下的监测提供出很大便利。但在运行中，如果传感器出现损坏、端子松动、安装不牢或受到环境电磁的严重干扰，那么实际值和监测值间可能会存在不小的误差，容易造成保护误报警及误动作。
预控措施：①要定期对传感器和附属部件（接线盒、线缆等）进行巡查和参数校验，如果出现问题应及时修复或是更换。②对作用在跳闸情况下的传感器，应按照三套独立冗余原则配置，且在保护传感器上要对信息采集量严格按照“三取二”的原则进行出口。③要保证各传感器的电源由两套电源负责同时供电，如果有一电源失电，不会影响传感器正常工作。
2.5 逻辑保护缺陷
阀冷系统在正常运行中，有着大量且复杂的各种保护，各保护中运用到的传感器和仪表很多，采用的状态量也十分繁琐。如果在设计或是安装的过程中，存在参数设置不合理、逻辑混淆、动作误判等问题，会直接影响着阀冷系统安全稳定的工作。
预控措施：①加大对各保护的逻辑排查工作，利用停电机会去对各保护进行传动检查和改造升级，确保保护动作的报警值完全符合阀冷系统的实际运行情况。②应给每套保护系统安装双重化、三重化的配置，而且每套配置应包括独立的硬件和功能，对于保护功能的出口逻辑，应采用“三取二”的原则，在系统中增加异常监视功能。
2.6 其他故障
阀冷系统的其他故障还有：电机皮带老化、系统结冰、保护装置拒动勿动、工作电源谐波严重等等。
三、结束语
阀冷系统，其作为换流站的重要组成之一，它性能的好坏可以直接决定直流系统的工作安全，必须对其产生足够重视。目前，有关阀冷系统的技术发展已相对成熟，运性经验也越来越丰富，因此在今后工作中出现的各类缺陷要以预防为主，主要是注重按照反事故措施要求对阀冷系统进行隐患排查工作，应提前根据当前运行系统反应的特点来制定出对应的防范措施，特别要对冷却水流量低、内冷水泄漏、冷却塔腐蚀等常发问题加强重视，以确保直流输电系统可以安全稳定的工作。相信在不久的未来，系统可靠性大幅提高之后，阀冷系统可以为安全生产做出更大贡献。
参考文献：
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