我国是世界上直流输电运用量最多的国家。直流换流阀冷却系统是一个较特殊的系统理论上它一般被划归为辅助系统,但在实际运行管理中却绝对处于核心设备地位,原因是换流阀冷却系统直接关系着一个换流站内最核心、技术含量最高、造价也最昂贵的换流阀运维状况的好坏。
20世纪90年代,商业化运行的第一批直流换流站基本采用了阀水冷却技术,因为那时国内换流站的核心设备基本还是依靠进口,从设备的研发制造、出厂试验、现场安装直至前期的现场管理,所有的核心技术基本由国外厂家掌控。
随着工程运维实际经验的不断积累和工程技术的不断引进,高澜股份、许继集团等一批国内生产厂商快速成长起来,在此后商业运行的直流换流站,设备的国产化率稳步提升,从20世纪90年代末至今,中国直流输电工程对外国设备和技术的依赖程度在不断下降,阀冷系统已走过了从最初的全进口,逐渐演变为外冷水或水处理系统国产化,直至最终的全面国产化的道路。
直流换流站的阀冷系统呈现出三足鼎立的态势,截至2014年底,ABB、高澜股份、许继集团三家厂商几乎垄断了中国直流输电工程的直流换流站的阀冷系统,文献[103]对该技术发展进行了比较。
1.ABB技术阀水冷系统
ABB技术阀冷却系统具有如下特点:阀内水冷系统关键设备均为双重化配置,提高了系统可靠性;系统测量设备均为双重化配置,避免单个测量设备故障时保护误动作;控制保护系统冗余配置,具有较高的稳定性;设置水处理回路持续对阀内冷水进行净化处理;阀外水冷系统冷却容量设有充分冗余,允许单台冷却塔退出进行检修;阀外水冷系统设置两级净化处理设备,保证阀外水冷系统喷淋水质量,防止冷却塔里内水冷管道结垢。
目前在运的龙泉换流站、复龙换流站、政平换流站、鹅城换流站、宜都换流站、华新换流站、奉贤换流站和江陵换流站等换流站的阀冷却系统均采用了阀水冷技术。(www.daowen.com)
2.高澜技术阀水冷系统
高澜技术阀冷却系统具有如下特点:关键表计,如内冷水进阀温度传感器,采用三重化配置,保护采用三取二逻辑,动作可靠;设置自动补水回路,由控制系统根据膨胀罐水位自动启动补水,可靠性较高;每个双重阀塔顶部总进出水管处设置蝶阀,减小阀塔内水回路故障检修时的排水量,减少检修工作量,缩短检修时间;主水回路加热器统一放置在除气罐内,减小内冷水高速流动时对加热器强烈的冲击,降低加热器故障率;主循环泵电源采用双回路供电,且和其他设备电源完全分离,保证主循环泵电源具有较高可靠性;控制回路、信号回路电源双重化配置。
目前在运的胶东换流站、伊敏换流站、银川东换流站、枫径换流站、穆家换流站、团林换流站、宝鸡换流站、高岭换流站、哈密换流站、双龙换流站、金华换流站、德阳换流站和灵宝等换流站的阀内水冷系统均为高澜股份提供的设备。
图4-1 换流阀冷却系统的主机和控制系统
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