引言

魯西背靠背直流異步聯(lián)網工程常規(guī)直流換流閥由2個12脈動換流閥構成,1個12脈動換流閥采用四重閥結構,每個四重閥分為左右兩個閥塔。換流閥是換流站內最重要和最復雜的設備之一,冷卻水的泄漏會對換流閥的安全運行帶來嚴重威脅。為了監(jiān)視閥冷系統(tǒng)的運行狀況,在閥控系統(tǒng)保護中配置了漏水監(jiān)視保護。

本文以魯西換流站一起閥塔漏水告警故障為例,詳細介紹了閥塔漏水監(jiān)測裝置的工作原理,并提出了閥塔漏水告警的處理措施,為運行人員的日常運維提供了寶貴經驗。

1故障概況

2018-08-22T23:05,魯西換流站發(fā)現換流單元一廣西側換流閥C相右塔的一般缺陷?，F象:魯西換流站工作站多次瞬發(fā)換流單元一廣西側閥塔VCR漏水錯誤告警,現場檢查未發(fā)現漏水。

2漏水原理

2.1漏水檢測原理概述

魯西換流站常規(guī)直流換流閥為懸吊式四重閥,每個閥廳內懸吊6個四重閥塔,其中整流側3個,逆變側3個。每個閥塔底部屏蔽罩內放置有一個集水裝置收集閥塔泄漏水,同時在裝置內裝設了一個浮子來監(jiān)測水位,如圖1所示。

當閥塔內漏水時,泄漏水將沿著閥塔流到屏蔽罩上,并通過傾斜面收集到裝有液位指示的集水裝置里。浮子上的阻光器將隨著水位的高度,上下移動位置。當升高至報警或跳閘位置時,相應的光通道被閉鎖(通光孔與光通道錯位）,VCE漏水檢測光接收板卡如果收不到相應的返回信號,就會發(fā)送相應的報警或跳閘信號到極控。當閥塔內漏水檢測裝置的水位達到一級報警條件并且持續(xù)時間超過30s時,VCE產生報警,并上報事件"漏水檢測一級報警"。水位繼續(xù)上升,達到二級報警條件并且持續(xù)時間超過5s時,上報事件"漏水檢測二級報警",同時輸出跳閘信號。如果VCE在未產生一級報警的情況下,直接檢測到二級報警,則報"漏水檢測故障"。故障消失后,產生報警取消的事件信息。

2.2FCK215漏水避雷器監(jiān)測機箱功能描述

如圖2所示,FCK215漏水避雷器監(jiān)測機箱可以實現對閥塔的漏水檢測,輸出漏水報警事件,同時可以監(jiān)視換流閥上12個閥避雷器及1個中性點避雷器的動作情況。

2.3FCK215漏水避雷器監(jiān)測機箱硬件回路梳理

FCK215漏水避雷器監(jiān)測機箱可實現6個閥塔漏水點漏水狀態(tài)及12路閥避雷器與1路中性點避雷器動作信號監(jiān)測。1個FCK215機箱由2塊I0插件、2塊MC插件、2塊LE插件和3塊LR插件構成,其中I01、MC1為A系統(tǒng),I02、MC2為B系統(tǒng),兩個系統(tǒng)的主備切換由極控系統(tǒng)發(fā)送的主、備信號區(qū)分。主備系統(tǒng)的MC板分別接收極控系統(tǒng)0LTSTART調制信號,實現該信號有效、無效和異常狀態(tài)監(jiān)測功能,并上傳0LTSTART有效狀態(tài)到FCK221閥控接口機箱,再分別下傳0LTSTART狀態(tài)到6個FCK213閥測控機箱。FCK215裝置如圖3所示,各個板卡功能介紹如下所述:

(1）I0插件:提供機箱電源,輸出告警報文。

(2）MC插件:系統(tǒng)通信、漏水與避雷器狀態(tài)處理,0LTSTART信號接收與處理,避雷器動作信號高速錄波。

(3）LE插件:6個閥塔漏水檢測脈沖信號輸出。

(4）LR插件:6個閥塔漏水檢測脈沖信號接收,12路閥避雷器與1路中性點避雷器動作信號監(jiān)測。

2.4FCK215機箱與FCK221閥控接口機箱通信回路梳理

FCK215機箱與FCK221機箱之間的通信回路如圖4所示,主要有兩種通信形式,一種是光調制信號,是FCK221機箱與FCK215機箱Io板卡之間的通信形式,另一種通過HDLC通信協(xié)議進行通信,是FCK221機箱與FCK215機箱MC板卡之間的通信形式。FCK221機箱通過2根光纖分別由7塊1in7outoPT板中的2塊與FCK215機箱的Io板連接,傳遞極控下發(fā)的控制信號(DBLK、ACTIVE等),而Io板再通過2根光纖分別與FCK221機箱的3塊7in1outoPT板連接,傳遞VCETRIP等信號。

FCK221機箱的Tx板卡與FCK215機箱的MC板卡之間通過HDLC通信協(xié)議進行通信,FCK215機箱的MC板卡分A/B系統(tǒng),因此分別對應FCK221機箱的A/B系統(tǒng)。FCK221機箱至FCK213機箱的光纖有3根,分別傳送GPS、HDLC下行、HDLC同步信號,FCK215機箱至FCK221機箱的光纖僅有1根,傳送FCK215判斷生成的事件報文。FCK215機箱的MC板上x2輸出口與x4輸入口相連,使得漏水跳閘使能,即當滿足二級漏水時FCK215將生成跳閘信號。

2.5漏水監(jiān)視保護原理及邏輯框圖

漏水監(jiān)視保護是常規(guī)直流換流閥閥控系統(tǒng)的重要電氣量保護。圖5所示為換流閥漏水監(jiān)視保護框圖,在FCK215機箱檢測到一級漏水時間超過3s0,二級漏水時間超過50,且漏水跳閘使能(即將FCK215機箱MC板卡的x2與x4端口相連),將輸出TRIP有效信號,極控系統(tǒng)收到后將執(zhí)行系統(tǒng)切換,由于另一套系統(tǒng)檢測到該故障后也將輸出TRIP有效信號,因此極控系統(tǒng)將因切換失敗跳閘。

3原因分析

通過查看歷史故障信息可知,僅閥控B套會瞬發(fā)漏水錯誤告警,且每次信號持續(xù)時間僅為2s30,原因可能是B套運算周期要超前于A套運算周期,而該閥塔告警信號僅為瞬時性干擾信號,該干擾僅落入B系統(tǒng)運算周期,經濾波處理后A套已無法檢測到。在光學器件可靠性試驗過程中,發(fā)現光接收器件所接收光能量過強,也會導致接收信號發(fā)生一定程度的畸變從而帶來干擾。

綜合以上分析,本次閥塔漏水告警并未實際發(fā)生漏水,經與現場核實,運行人員在閥廳巡視走廊觀察也未發(fā)現有漏水痕跡。則可能的故障原因主要有以下幾點:

(1)漏水檢測機箱光發(fā)射板激光器發(fā)光能量偏高:

(2)漏水檢測機箱FCK215光發(fā)射板A7.B3激光器工作異常:

(3)Gx.CR.LEAK.3發(fā)射光纖光衰偏大:

(4)漏水檢測機箱FCK215光接收板A7.B7光接收器件工作異常:

(5)Gx.CR.LEAK.4接收光纖光衰偏大:

(6)換流閥C相右塔漏水檢測裝置二段通光孔通光能力不足。

4處理建議

本次閥塔漏水錯誤告警信號的告警級別為輕微,不會導致系統(tǒng)切換:漏水錯誤告警還未消失情況下若同時再出現一段漏水告警,則閥控B系統(tǒng)將上報VBETRIP給極控系統(tǒng),導致極控系統(tǒng)B套宕機,因為A套無異常,正常情況下可切換至A套保持直流系統(tǒng)的正常運行。為了確保設備的安全和直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,結合運行實例及檢修、試驗結果給出以下處理建議:

(1)僅B套瞬發(fā)漏水錯誤告警,對系統(tǒng)運行無影響,在沒有停電窗口期的情況下,無需特別處理。

(2)若閥控B套漏水錯誤告警還未消失情況下同時再出現一段漏水告警,將會導致極控系統(tǒng)B套宕機,運行人員應立即手動將極控B套切至備用運行:若B套跳閘請求信號一直不消失,則應立即申請停電檢查處理,若方式處不同意安排停電,為確保無實際漏水情況下不發(fā)生直流誤閉鎖,可采取將B套漏水跳閘使能光纖拔出的臨時措施。

(3）利用直流年度停電檢修時間,對C相右塔二段漏水光回路所有故障點展開排查并處理,保證漏水檢測跳閘功能可靠、準確。