（国网江苏省电力公司检修分公司 特高压交直流运检中心 江苏南京 211199）
摘要：高压直流输电和特高压交流输电有着输送能量大、距离远、损耗低、运行可靠、调节快速等优点，越来越被广泛应用。高压直流输电和特高压交流输电采用的交流变压器、直流换流变、换流阀在运行过程中会产生大量热量，必备的冷却系统可以将其运行温度控制在允许范围内。保障交流变压器、直流换流变、换流阀冷却系统的运行可靠性，特别是在冷却系统工作电源故障的情况下，及时、快速、准确的投入应急电源，恢复交流变压器、直流换流变、换流阀冷却系统的运行，控制变压器和换流阀组的温升，是维护电网稳定和安全，减少经济损失的重要条件。采用变压器、阀冷却系统应急电源接入装置，应急响应时间短、人员劳动强度低，安全系数、工作效率和经济效益等方面都可以得到显著提高。
关键词：变压器；换流阀；冷却系统；应急电源
0 引言
经济发展需要电力能源，但目前“燃煤”发电仍旧是我国主要电力来源。让煤在新疆、内蒙古等主要产煤地区就地燃烧转化为电能，以电力能源形式输送到东部和中部。将大容量电能远距离输送，就需要依赖安全可靠的输电系统。高压直流输电和特高压交流输电有着输送能量大、距离远、损耗低、运行可靠、调节快速等优点，越来越被广泛应用[1]。
1 变压器、换流阀冷却系统介绍
交流变压器、直流换流变、换流阀等设备是高压直流、特高压交流电网重要组成设备。交流变压器、直流换流变、换流阀在运行过程中会产生大量热量，必备的冷却系统可以将其运行温度控制在允许范围内。每台交流特高压变压器、直流换流变配备四至五组冷却器、每组换流阀配置三座冷却塔 [2]。目前，国家电网公司所辖高压直流、特高压交流站近3000组换流冷却器、400组阀冷却器、200组交流变压器冷却器在运行。
1.1冷却系统现存问题及研究现状
实际运行过程中，常常发生因为备自投不能正常动作、冷却系统控制回路故障导致冷却系统全停[3,4]。运行中的变压器、换流阀的冷却装置控制回路或动力电源故障，轻则功率损失，重则特高压主变停运、换流站阀组停运，交、直流功率损失将达到3000MW和2500MW，损失的负荷相当于一个中等城市的用电负荷水平。只配置一台主变或只有一台主变在运行的特高压交流站会因为主变停运造成1000kV主网解列。根据统计数据，2010年7月发生某站#1主变A相冷却器全停故障和某站极II换流变B相冷却器全停事故[5]。2011年8月XX站直流极Ⅰ阀冷却系统故障，最终导致直流极Ⅰ主设备停运，功率损失2000MW。经过统计表明，交流变压器、直流换流变、换流阀冷却系统故障占所有主设备异常和事故情况的51.7%，而63.5%以上的异常和事故集中在冷却系统电源上。
现有的变压器、换流阀冷却系统电源故障处理手段包括应急电源车、外引接临时电缆、紧急抢修方式等[6]，各种方式各有优缺点，在实际中也进行过应用，但实际效果都不算太理想。主要表现如下：
（1）应急电源车
应急电源车投资大，动辄上百万，后期维护成本也很高。应急电源车属于专业设备，需要专人管理和使用，需要配置仓库进行维护和管理，应急电源车的容量和线缆长度相对比较固定，使用范围较小，对使用场地的要求较高。当现场发生紧急情况，需要使用紧急电源车时，紧急电源车从出库、运输到现场，接线试验时间也较长，严重影响异常事故处理的应急效果。
（2）外引接临时电缆
生产现场配置临时电缆，紧急情况下用于引接临时电源和变压器、换流阀的冷却系统。投资较少，相对比较经济。但是在实际使用过程中出线导线布置杂乱无序、绝缘老化、破损和漏电现象，严重威胁人身和设备安全。临时电缆的接入需要专用工具，现场经常会出现接入工具不配套，影响了应急响应效果。同时，临时电源在运行过程中没有有效运行监视，存在安全隐患。
（3）紧急抢修方式
由于，各个变电站、换流站分布较广，应急抢修小组工作所在地距离某个变电站、换流站距离较远，甚至上百公里，发生紧急情况时，响应时间较长，等应急抢修小组赶到现场，交流变压器、直流换流变、换流阀的温度很可能因为温升太高而停运，应急处理效果较差。
图1 变压器、换流阀冷却系统应急电源接入装置侧视图
图2 变压器、换流阀冷却系统应急电源接入装置后面板可视图
2 变压器、换流阀冷却系统的应急电源接入装置设计
研制发明变压器、换流阀冷却系统应急电源接入装置，可以实现在变压器、换流阀冷却系统工作电源故障的情况下，及时、快速、准确的投入应急电源，恢复交流变压器、直流换流变、换流阀冷却系统的运行。
在图1中，气压支撑杆（1）用来支撑小车后面板，方便内置线盘内电缆伸缩。换相器（2）实现电缆的有序收放；小车前面板防雨外壳（3）使小车达到一定的防水等级，保证小车内电路系统在恶劣天气下的正常运行。图2是打开小车后面板可视图，进线电缆（4）盘在小车内置线盘内，使用时可快速拉伸到就近的电源箱内为小车供电；阻尼器（5）控制电缆的收放速度；出线电缆挂钩（6）为出线电缆提供悬挂和支撑作用。带刹车万向脚轮（7）采用复合材料制造，防止涡流发热，可快速移动小车，并可靠固定。图3警示灯（8）显示小车的工作状态，警示工作人员小车是否带电。微机保护显示器（9）显示电源运行数据，具备存储和查看功能，空开（10）多路负荷分别操作，航空插头（11）提供8路小车输出插口，同时提高了负荷端的可操作性和快速接入的特点。进线电缆（4）在小车内部被分配为多路输出即航空插头（11），可分别操作空开（10）完成负荷投切，避免多路负荷同时启动的电流过大以及造成的电压下降。
图3 变压器、换流阀冷却系统应急电源接入装置前面板可视图
主电缆绕在内置线盘上，并预接大功率防误耦合器，手动牵引该设备的同时，其中一人就可以将电缆拉出并插接好，另外两人可以同时放防翻滚架，接插预制负载线等工作，接通电源后，就地控制，方便装置运行监视。主回路及各支路运行指示灯、智能仪表及微型微机保护器，实时监控负载运行状态及记录相关数据，为运维部门积累数据信息。
3 总结
该变压器、阀冷却系统应急电源接入装置已在特高压泰州站（换流站、交流站一体）。该应急电源接入装置在交流1000kV/1000MVA变压器、直流±800kV/488.69MVA换流变、直流±800kV/6250A换流阀冷却系统上的应用填补了当前技术空白。此外，变压器、阀冷却系统应急电源接入装置还可以广泛用于常规的220kV、500kV等各个电压等级的主变冷却系统，包括已经投运的南京220kV UPFC工程和建设中即将投运的苏州500kV UPFC工作中的变压器和换流阀的冷却系统，具有广阔的应用前景。
参考文献
[1] 杨镝. 特高压直流输电系统可靠性及其对交流系统的影响[D]. 上海交通大学, 2011.
[2] 段昊, 宋明, 解晓东. 换流站换流阀外冷设备安装方法[J]. 山东电力技术, 2014, 41(6):43-46.
[3] 章骏. 主变冷却系统故障分析及其改进[J]. 湖州师范学院学报, 2009(s1):124-126.
[4]吴博. 主变冷却系统控制回路异常原因分析[C]// 云南电力技术论坛. 2015. 12(2):7-9.
[5] 邱南. 主变冷却器全停信号及跳闸回路的改进[J]. 通讯世界, 2014(23):170-171.
[6] 叶振祥. 应急电源车的结构特点[J]. 专用汽车, 2004(1):36-38.
作者简介
张豹（1978年— ），男，常州，工程师，从事特高压直流站运维方面工作。
丁凯（1989年— ），男，南京，助理工程师，从事特高压直流站运维方面工作。
论文作者:张豹,丁凯
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/30
标签：变压器论文; 电源论文; 系统论文; 小车论文; 电缆论文; 装置论文; 冷却器论文; 《电力设备》2017年第24期论文;