天生桥换流站阀冷系统交流电源可靠性分析

朱星钊陈小平

摘要：阀冷系统交流电源关乎主泵、喷淋泵、风机等负荷的可靠运行。2013年天生桥站阀冷控制系统改造后，冗余度、可靠性均得到了较大的提升，结合当前站用交流系统备自投控制逻辑以及交流电源控制逻辑，开展阀冷系统主泵、喷淋泵运行的可靠性分析。

关键词：阀冷系统；交流电源；切换；可靠性

1概述

站用电交流系统可靠运行是阀冷系统能否正常运行的一个关键因素，备自投动作时间的长短将影响阀冷系统主泵、喷淋泵、风机等负荷运行，其动作后果可能涉及主泵、喷淋泵是否发生切换，主泵压力下降、建压过程，严重情况下将导致阀冷系统主泵压力低跳闸或无主泵跳闸等后果，因此分析备自投与阀冷系统的配合时间，显得十分重要。

站用电系统共有3路电源，10kV配置3段母线，其中101M与103M之间通过013DL备自投连接，102M与103M之间通过023DL备自投连接。400V配置4段母线，401M与403M之间通过413DL备自投连接，402M与404M之间通过424DL备自投连接，如下图所示。

图1站用电系统接线图

阀冷系统输入两路交流电源，#1、#2动力电源经过切换装置形成Ⅰ段交流母线，#3、#4动力电源经过切换装置形成Ⅱ段交流母线。两路交流电源采用硬件回路互锁和软件控制互锁，同一时间#1M、#2M母线均只有一路交流电源投入，另一路作为备用。两路交流电源具备手动切换和故障切换两种切换方式。Ⅰ段母线主要负荷有#1主泵，#1、#3风机，#1、#3、#5、#7喷淋泵。Ⅱ段母线主要负荷有#2主泵，#2风机，#2、#4、#6喷淋泵。其中#1、#3动力电源来自400V401M，#2、#4动力电源来自400V402M。

2备自投控制逻辑

2.110kV备自投控制逻辑

正常运行时，220kV#1站用变带10kV101M运行，220kV#2站用变带10kV102M运行，35kV站用变带10kV103M运行，10kV备自投013DL、023DL在断开位置，10kV备自投在自动投入状态，10kV开关的动作时间为100毫秒左右。以101M为例，其控制逻辑为：

1）101M母线失压，102M或103M母线有压时，延时1.2s合上013DL开关；

2）101M母线有压，103M和102M母线同时失压时，延时1.2s合上013DL开关；

10kV013DL和023DL备自投开关的动作

逻辑是确保101M和102M母线失压的情况下可以自动合上，避免400V负荷长时间失压；10kV备自投开关不能自动断开，需要手动操作。

2.2400V备自投控制逻辑

正常运行时，10kV11B干式变带400V401M运行，10kV12B干式变带400V403M运行，10kV13B干式变带400V402M运行，10kV14B干式变带400V404M运行。400V备自投开关在断开位置，400V备自投开关在自动投入状态，400V开关的动作时间为100毫秒左右。其控制逻辑为：

1）干式变二次侧有压，延时2.7秒合上400V侧开关；

2）400V母线进线只有一台干式变二次侧有压，延时2.7秒合上备自投开关；

3）干式变二次侧无压，延时2.2秒断开400V侧开关；

4）400V母线进线两台干式变二次侧均有压，延时2.2秒断开备自投开关；

3交流电源切换分析

交流电源故障切换总体原则为当已投入的交流电源出现故障，应能可靠的切换至备用电源回路。切换过程在一定时间内完成，保证一次回路电源不间断供电，保证内冷水循环系统的运行不受到较大的冲击影响，交流电源控制逻辑能满足外部可能存在的10kV或400V备自投拒动、电源瞬时性故障、回路开关触点松动、抖动等因素影响，避免两路交流电源均未投入或频繁切换导致主泵故障进而发生直流强迫停运事件。

#1、#2交流电源切换，#3、#4交流电源切换互相独立，切换控制逻辑模块的输入变量包括AC1交流电源回路正常、AC2交流电源回路正常，Ⅰ段交流电源母线故障，#1交流电源投入、#2交流电源投入、触摸屏切换，输出的变量为#1交流电源控制、#2交流电源控制。

3.1交流电源故障切换

交流电源回路正常判断条件为交流电

源进线开关合上、控制开关合上、交流电源正常。

控制逻辑为：#1交流电源回路故障，#2交流电源回路正常，则退出#1交流电源控制，延时1秒，投入#2交流电源。并置“交流电源切换”标志位为1。#2交流电源故障同理。

3.2母线交流电源故障切换

母线电源故障判断依据有两种情况，情况1为交流母线低压监视继电器动作，延时3秒告警；情况2为两路交流电源回路的电源开关或控制开关同时断开，即两路交流电源回路都不可用，延时3秒告警。

控制逻辑为：#1交流电源控制时，#1交流电源回路故障、#2交流电源回路故障、Ⅰ段母线电源故障，则选择#2交流电源控制，并置“交流电源切换”标志位为1。

3.3接触器故障切换

若当前控制交流电源2秒钟内未投入运行，另一路交流电源正常，认为改路交流电源发生接触器故障，退出改路交流电源控制，延时1.5秒投入备用交流电源，并置“交流电源切换”标志位为1。两路交流电源之一投入运行，即立刻复归两路交流电源的接触器故障告警。

3.4小结

从以上逻辑看，交流电源故障切换时间为1秒；母线电源故障切换时间为3秒；接触器故障切换时间为3.5秒。

若当前为#1、#3交流电源控制，401M失电，自动切换至#2、#4交流电源，假设切换过程发生#2交流电源接触器故障，在备自投动作后，#2交流电源可以切换至#1交流电源运行，确保阀冷系统交流电源母线冗余可靠运行。

4主泵切换分析

阀冷系统交流电源可靠运行主要就是为了确保主泵失压时间短，避免不必要的主泵切换，基于当前备自投控制逻辑和时间设定值，通过多次备自投倒换，400V母线失压时间最长为2.8s，最短为600ms。当阀冷系统第1段和第2段母线同时失电时，电源进行切换，但主泵不切换；阀冷系统主运泵所在母线电源失电，备用泵所在母线电源正常，主泵将进行切换；备自投动作时间与阀冷主泵配合良好，切换过程中不会引起阀冷设备跳闸。

5喷淋泵切换分析

手动切换、交流电源故障切换、母线电源故障切换、接触器故障切换均置“交流电源切换”标志位为1，用于喷淋泵控制功能。

当“交流电源切换”标志位为1或母线交流电源故障时，在全自动模式时，则停止当前运行喷淋泵；该逻辑的作用为，当发生以上交流电源切换时，运行的喷淋泵会丢失电压，控制系统先停止喷淋泵运行，电源切换后母线电压恢复正常，经过一个延时，再启动该喷淋泵运行，避免喷淋泵在电压恢复后直接启动的大电流导致进线断路器脱扣；若该段母线故障未消除，另一段母线电源正常，则切换至另一台喷淋泵运行。

6结语

从以上控制逻辑分析，220kV、10KV、400V三个电压等级任一失去冗余，备自投和阀冷交流电源切换装置均能确保阀冷系统二段母线均在运行状态，不会因为系统电压波动、阀冷交流电源回路单一元件故障导致阀冷交流电源全丢的情况发生。当前站用交流系统和阀冷交流电源控制逻辑完善，冗余度高，满足高压直流阀冷系统的可靠性要求。

参考文献：

[1]：蒙健明.兴仁换流站站用电系统备自投定值配合研究[J].电力建设，2008，29（8）：37-40.

[2]：陈立.直流10kV站用电备自投系统备投策略[J].电源技术，2009，10：31-32.