引言

在魯西異步聯(lián)網(wǎng)工程的柔性直流閥冷系統(tǒng)檢修工作中,對閥冷系統(tǒng)開展4臺主泵在各種組合關系下切換不成功回切試驗,結果顯示,主泵不能正確回切,導致閥冷系統(tǒng)保護動作跳閘。因此,有必要對主泵切換異常的具體原因展開分析,并對其進行優(yōu)化以消除隱患。

1主泵運行及控制方式

魯西站柔性直流閥冷系統(tǒng)共配置4臺主泵,分別為P01、P02、P03、P04,閥冷系統(tǒng)正常運行時,兩臺主泵運行,兩臺主泵備用。主泵切換包含兩種情況:（1）周期切換。假設P01、P02主運,P03、P04備用,則P01、P02連續(xù)無故障運行168h后,自動切換至P03、P04主泵運行。（2）故障切換。當閥冷控制系統(tǒng)檢測到以下情況時,會執(zhí)行主泵故障切換邏輯:1）當前運行主泵的單泵出水壓力與進閥壓力均低于設定值。2）當前運行主泵軟啟或工頻故障。3）當前運行主泵交流電源故障,備用狀態(tài)的主泵分為3個優(yōu)先級,第一優(yōu)先級:備用主泵無任何故障:第二優(yōu)先級:備用主泵僅工頻故障:第三優(yōu)先級:備用主泵僅軟啟故障。運行中的主泵發(fā)生故障需要切換時,按照首選第一優(yōu)先級,其次第二優(yōu)先級,最后第三優(yōu)先級的順序選擇備用主泵。如果備用主泵連第三優(yōu)先級的狀態(tài)都無法滿足,則會被控制系統(tǒng)判定為不可用且不會參與到主泵的切換邏輯中。

2主泵切換不成功回切試驗

閥冷系統(tǒng)檢修規(guī)程中要求主泵切換至備用泵后,如備用泵建壓不成功,應能及時回切至原正常的主泵運行,目的是為了避免閥冷系統(tǒng)在還有可用主泵的情況下停運,本文中的主泵回切試驗便是基于上述要求開展。

試驗在閥冷系統(tǒng)以正常方式運行的工況下開展,令4臺主泵在各種組合下測試主泵切換不成功回切的功能,試驗結果表明主泵并不能正確回切,最終導致閥冷系統(tǒng)保護出口跳閘,在此選擇其中一組試驗分析。

2.1試驗現(xiàn)象

P03、P04主泵正常運行,P01、P02主泵在備用狀態(tài),把P01設置為故障狀態(tài)（設置的故障必須是控制系統(tǒng)檢測不到的,因為若是設置的故障能夠被控制系統(tǒng)檢測到,該主泵就直接被判定為故障泵,不會參與到主泵切換邏輯中）,P02無故障。令P03向P01切換,此時P03立即停止運行,P01開始啟動,然而由

于P01存在故障無法成功啟動。即在P03向P01切換的命令發(fā)出后,閥冷系統(tǒng)只有P04處于正常運行狀態(tài),此時P04單泵出水壓力和進閥壓力均低于定值,導致P04被控制系統(tǒng)判定為故障泵并尋求切換至備用泵P02。因為P02無任何故障,所以P04向P02切換的過程很順利。不過切換完成后閥冷系統(tǒng)仍然處于P02單主泵運行狀態(tài),控制系統(tǒng)檢測到P02單泵出水壓力和進閥壓力均低于定值,又將正常的P02置為故障泵,同時令P02向P03切換,P03啟動后正常運行。至此,無任何故障的P02、P04均已被控制系統(tǒng)置為故障,而控制系統(tǒng)堅持選擇的P01既無法啟動也沒有被及時切除,導致最后只剩P03單主泵運行,但是單主泵不能提供系統(tǒng)正常運行所需的流量及壓力,在滿足"冷卻水流量低+進閥壓力超低"及"冷卻水流量超低+進閥壓力低"條件后發(fā)出跳閘信號。

2.2原因分析

前文中提到控制系統(tǒng)將"單泵出水壓力低"與"進閥壓力低"作為主泵切換的判據(jù)。其中,"單泵出水壓力低"用于監(jiān)視單臺主泵的運行工況,"進閥壓力低"則用于判斷整個內冷水系統(tǒng)的進閥壓力,當兩個條件同時滿足時,當前運行主泵被置為故障并立即切換至備用主泵運行,上述試驗中主泵的幾次切換也佐證了該邏輯。表1為主泵切換相關的定值。

在試驗中發(fā)現(xiàn)閥冷系統(tǒng)處于兩臺主泵運行、兩臺主泵備用的正常運行狀態(tài)時,運行主泵的單泵出水壓力在0.85～0.87MPa,高于"單泵出水壓力低"定值,然而當閥冷系統(tǒng)中只有一臺主泵運行時,其出水壓力在0.76～0.78MPa,均小于0.82MPa的"單泵出水壓力低"定值。試驗數(shù)據(jù)如表2所示。

試驗中觀察到,當主運的P03主泵切換到故障的備用泵P01時,正常運行的P04出水壓力迅速下降到0.76MPa以下,而進閥壓力值也降低到0.38MPa,滿足"單泵出水壓力低"且"進閥壓力低"的切泵邏輯,造成無故障的P04主泵被錯誤切換到P02,隨后P02向P03切換的原因同理,此處不再贅述。

"單泵出水壓力低"作為主泵故障切換判據(jù)之一,其定值的整定應該充分考慮現(xiàn)場各種工況。閥冷系統(tǒng)兩臺主泵處于正常運行狀態(tài)時,其單泵出水壓力均不會觸發(fā)"單泵出水壓力低":當其中一臺主泵需要切換,且目標備用泵正常時,備用泵在3s內即可建立起正常的壓力,能夠保持系統(tǒng)正常運行:然而當其中一臺主泵切換到有故障的備用泵時,由于該備用泵既無法啟動也沒有被及時切除,導致原正常運行的另一臺主泵在這段時間內的單泵出水壓力迅速下降到定值以下,最終被系統(tǒng)誤判定為故障泵。綜上所述,閥冷系統(tǒng)單泵出水壓力低定值設置不合理是造成主泵回切失敗的根本原因。

3優(yōu)化措施

修改單泵出水壓力低告警定值。在保持整個閥冷系統(tǒng)正常運行的情況下,分別啟動P01、P02、P03及P04主泵(單泵運行）,記錄各單泵出水壓力值(分別記為F1、F2、F3、F4）,單泵出水壓力低告警定值宜整定為:

現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)如表2所示,按照上述整定原則,則x=[Min(0.77、0.78、0.78、0.76）-0.05]=0.76-0.05=0.71MPa

故將單泵出水壓力低告警定值由原來的0.82MPa改為0.71MPa,隨后對主泵在各種組合下的主泵回切功能進行了驗證,未再出現(xiàn)因主泵切換不成功導致閥冷保護跳閘的情況。新定值采用至今已一年有余,閥冷系統(tǒng)未發(fā)生因定值不合理導致的缺陷。

4暴露的問題

閥冷系統(tǒng)定值設置不合理是直接原因,但深層次的原因是定值整定沒有一套統(tǒng)一的指導規(guī)范,缺乏理論依據(jù)。各直流輸電工程中,閥冷系統(tǒng)定值基本由換流閥及閥冷系統(tǒng)廠家直接制定,很大程度上還是依賴于經(jīng)驗,即便可以利用現(xiàn)場按照調試試驗數(shù)據(jù)和運行過程中的反饋修正定值,但仍處于"走一步,看一步"的被動狀態(tài),給系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來了隱患。所以,有必要對閥冷系統(tǒng)定值整定展開研究,以閥冷系統(tǒng)結構及其工作原理為基礎,結合實際運行中的各種工況,充分考慮各種保護之間的配合關系,制定科學的計算方法。

5結語

作為換流閥的重要輔助設備,閥冷系統(tǒng)是保證直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的必要條件。本文通過對一起閥冷系統(tǒng)主泵切換異常的情況進行分析,發(fā)現(xiàn)了閥冷系統(tǒng)定值設置不合理的隱患,提出了優(yōu)化方案并應用到實際中,及時消除了設備隱患。同時,也指出現(xiàn)階段閥冷系統(tǒng)定值整定缺乏指導規(guī)范和理論依據(jù)的現(xiàn)狀。