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(tái)主泵在各種組合關(guān)系下切換不成功回切試驗(yàn),結(jié)果顯示,主泵不能正確回切,導(dǎo)致閥冷系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)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(jìn)行優(yōu)化以消除隱患。

1主泵運(yùn)行及控制方式

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

2主泵切換不成功回切試驗(yàn)

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(yīng)能及時(shí)回切至原正常的主泵運(yùn)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(yùn),本文中的主泵回切試驗(yàn)便是基于上述要求開展。

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

2.1試驗(yàn)現(xiàn)象

P03、P04主泵正常運(yùn)行,P01、P02主泵在備用狀態(tài),把P01設(shè)置為故障狀態(tài)（設(shè)置的故障必須是控制系統(tǒng)檢測不到的,因?yàn)槿羰窃O(shè)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(huì)參與到主泵切換邏輯中）,P02無故障。令P03向P01切換,此時(shí)P03立即停止運(yùn)行,P01開始啟動(dòng),然而由

于P01存在故障無法成功啟動(dòng)。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(yùn)行狀態(tài),此時(shí)P04單泵出水壓力和進(jìn)閥壓力均低于定值,導(dǎo)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?yàn)镻02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(yùn)行狀態(tài),控制系統(tǒng)檢測到P02單泵出水壓力和進(jìn)閥壓力均低于定值,又將正常的P02置為故障泵,同時(shí)令P02向P03切換,P03啟動(dòng)后正常運(yùn)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(jiān)持選擇的P01既無法啟動(dòng)也沒有被及時(shí)切除,導(dǎo)致最后只剩P03單主泵運(yùn)行,但是單主泵不能提供系統(tǒng)正常運(yùn)行所需的流量及壓力,在滿足"冷卻水流量低+進(jìn)閥壓力超低"及"冷卻水流量超低+進(jìn)閥壓力低"條件后發(fā)出跳閘信號(hào)。

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(jìn)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(tái)主泵的運(yùn)行工況,"進(jìn)閥壓力低"則用于判斷整個(gè)內(nèi)冷水系統(tǒng)的進(jìn)閥壓力,當(dāng)兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí),當(dāng)前運(yùn)行主泵被置為故障并立即切換至備用主泵運(yùn)行,上述試驗(yàn)中主泵的幾次切換也佐證了該邏輯。表1為主泵切換相關(guān)的定值。

在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)閥冷系統(tǒng)處于兩臺(tái)主泵運(yùn)行、兩臺(tái)主泵備用的正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí),運(yùn)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(dāng)閥冷系統(tǒng)中只有一臺(tái)主泵運(yùn)行時(shí),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(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

試驗(yàn)中觀察到,當(dāng)主運(yùn)的P03主泵切換到故障的備用泵P01時(shí),正常運(yùn)行的P04出水壓力迅速下降到0.76MPa以下,而進(jìn)閥壓力值也降低到0.38MPa,滿足"單泵出水壓力低"且"進(jìn)閥壓力低"的切泵邏輯,造成無故障的P04主泵被錯(cuò)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(yīng)該充分考慮現(xiàn)場各種工況。閥冷系統(tǒng)兩臺(tái)主泵處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí),其單泵出水壓力均不會(huì)觸發(fā)"單泵出水壓力低":當(dāng)其中一臺(tái)主泵需要切換,且目標(biāo)備用泵正常時(shí),備用泵在3s內(nèi)即可建立起正常的壓力,能夠保持系統(tǒng)正常運(yùn)行:然而當(dāng)其中一臺(tái)主泵切換到有故障的備用泵時(shí),由于該備用泵既無法啟動(dòng)也沒有被及時(shí)切除,導(dǎo)致原正常運(yùn)行的另一臺(tái)主泵在這段時(shí)間內(nèi)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(shè)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(gè)閥冷系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下,分別啟動(dòng)P01、P02、P03及P04主泵(單泵運(yùn)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(yàn)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(jìn)行了驗(yàn)證,未再出現(xiàn)因主泵切換不成功導(dǎo)致閥冷保護(hù)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(dǎo)致的缺陷。

4暴露的問題

閥冷系統(tǒng)定值設(shè)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(dǎo)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(yàn),即便可以利用現(xiàn)場按照調(diào)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)和運(yùn)行過程中的反饋修正定值,但仍處于"走一步,看一步"的被動(dòng)狀態(tài),給系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)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(jié)構(gòu)及其工作原理為基礎(chǔ),結(jié)合實(shí)際運(yùn)行中的各種工況,充分考慮各種保護(hù)之間的配合關(guān)系,制定科學(xué)的計(jì)算方法。

5結(jié)語

作為換流閥的重要輔助設(shè)備,閥冷系統(tǒng)是保證直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)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(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)了閥冷系統(tǒng)定值設(shè)置不合理的隱患,提出了優(yōu)化方案并應(yīng)用到實(shí)際中,及時(shí)消除了設(shè)備隱患。同時(shí),也指出現(xiàn)階段閥冷系統(tǒng)定值整定缺乏指導(dǎo)規(guī)范和理論依據(jù)的現(xiàn)狀。