李星辰，廖 毅

（中國(guó)南方電網(wǎng) 超高壓輸電公司廣州局，廣東 廣州 510000）

0 引 言

高壓直流輸電相對(duì)交流輸電具有距離遠(yuǎn)、容量大、線耗少、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。換流變能夠?qū)崿F(xiàn)直流的相互電氣隔離，能夠協(xié)同換流閥和換流變壓器共同做功，實(shí)現(xiàn)對(duì)送端交流電力系統(tǒng)的電功率輸送。因此，換流變具有較高的市場(chǎng)占有率。但是，它長(zhǎng)期處于室外高溫環(huán)境，發(fā)熱嚴(yán)重[1-2]。當(dāng)前，常用的冷卻方式是強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷，主要是冷卻器以及其他設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)共同發(fā)揮作用。一旦冷卻器出現(xiàn)故障，將會(huì)直接影響換流變的運(yùn)營(yíng)，影響電網(wǎng)安全[3-4]。

1 換流變冷卻器控制系統(tǒng)介紹

天廣直流換流變冷卻器有四組，每組冷卻器由1臺(tái)油泵和3臺(tái)風(fēng)扇組成。每組冷卻器按照等級(jí)進(jìn)行劃分。冷卻控制時(shí)，這些冷卻器等級(jí)可以手動(dòng)切換，從而使冷卻器能夠循環(huán)備用，更好地滿足換流變冷卻的需求。

2 電源自動(dòng)切換回路原理及存在的問題

換流變壓器有兩路電源，共同保證冷卻器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。將主電源設(shè)為第一電源，主要負(fù)責(zé)日常冷卻器的運(yùn)行；第二電源為備用電源。只有在第一電源無法實(shí)現(xiàn)正常供電時(shí)，才會(huì)通過電網(wǎng)的智能系統(tǒng)向主控室內(nèi)發(fā)出故障信號(hào)，從而自動(dòng)延時(shí)切換到第二電源。一旦第一電源恢復(fù)正常，電網(wǎng)的系統(tǒng)將會(huì)第一時(shí)刻切換至第一電源。

2.1 原理介紹

如圖1所示，廣州換流站換流變冷卻系統(tǒng)電源自動(dòng)切換回路的主要設(shè)備包括空氣開關(guān)、電源電壓監(jiān)視繼電器以及電源開關(guān)的輔助觸點(diǎn)。F1～F4是空氣開關(guān)，K7、K8分別是第一路和第二路電源電壓監(jiān)視繼電器，Q1、Q2分別為第一路、第二路電源開關(guān)的輔助觸點(diǎn)。

圖1 廣州換流站換流變冷卻系統(tǒng)電源自動(dòng)切換回路

正常狀態(tài)下，要求接通第一路電源回路。根據(jù)圖1可知，需要將所有的電源開關(guān)以及開關(guān)的輔助觸點(diǎn)設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)。在第一路電源回路中，主要的勵(lì)磁助力在于K7、K8兩個(gè)繼電器。K10作為延時(shí)繼電器，一般不做主要的繼電器，而發(fā)揮連接作用的輔助觸點(diǎn)是14。在未接通電源時(shí)，輔助觸點(diǎn)11接通道12，而K7、K8尚未正常工作。接通第一路電源回路時(shí)，電流由K7、K8正常勵(lì)磁，輔助觸點(diǎn)接通到14。當(dāng)出現(xiàn)第一路電源回路故障時(shí)，屬于第二路電源回路的繼電器主力K9會(huì)成為主要的繼電器勵(lì)磁，此時(shí)區(qū)別開第一、第二路電源回路的輔助觸點(diǎn)21、22會(huì)主動(dòng)斷開，接通31、32輔助觸點(diǎn)，K9失磁，電源供應(yīng)由第二路斷開轉(zhuǎn)接為第一路電源回路。

反之，當(dāng)?shù)谝宦冯娫凑＿\(yùn)行時(shí)，該系統(tǒng)返回到第一路電源回路的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，切斷第二路電源回路。

2.2 存在的問題

廣州換流站換流變冷卻系統(tǒng)電源自動(dòng)切換回路中，兩路電源是簡(jiǎn)單的一主一備關(guān)系，始終是電源1為主電源回路，電源2為輔助電源回路。但實(shí)際運(yùn)行中，電源1的狀態(tài)可能比電源2的狀態(tài)差，電源2做為主電源回路運(yùn)行比較合適。因此，需要有一個(gè)改進(jìn)，即可以將電源1和電源2隨意切換成主電源回路，從而可以根據(jù)兩路電源的狀態(tài)選擇主電源回路。

3 電源切換回路改進(jìn)措施一

3.1 基本原理

如圖2所示，兩路電源為主備關(guān)系，且能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻系統(tǒng)第一路電源和第二路電源的主動(dòng)切換，使其都成為主電源，具有更高的可操作性。

圖2 中，S1為主電源選擇開關(guān)，當(dāng)選定第一路電源回路作為主電路時(shí)，其相鄰的1、2、5、6輔助觸點(diǎn)和K5繼電器共同作用，自動(dòng)斷開第二路電源回路。

當(dāng)?shù)谝宦冯娫垂收蠒r(shí)，回路內(nèi)的繼電器失磁，而延時(shí)繼電器K10勵(lì)磁，第二路電源回路的主要繼電器K6勵(lì)磁，換流變冷卻系統(tǒng)切換至第二路電源回路。此時(shí)，S1開關(guān)在2，第二路電源回路為主要的電源回路為冷卻系統(tǒng)供電[5]。

反之，當(dāng)?shù)诙冯娫垂收蠒r(shí)，電源回路所在的繼電器和輔助觸點(diǎn)都會(huì)斷開連接，換流變冷卻系統(tǒng)自動(dòng)切換回第一路電源回路。

3.2 存在的問題

考慮到該系統(tǒng)中存在兩份設(shè)備，用以實(shí)現(xiàn)第一路電源回路和第二路電源回路的正常運(yùn)作。因此，存在的主要問題在于，要實(shí)現(xiàn)兩份設(shè)備以及電源回路的切換操作，涉及到的輔助觸點(diǎn)合繼電器數(shù)量較多。對(duì)第一路電源回路而言，電源通過輔助觸點(diǎn)時(shí)，輔助觸點(diǎn)受熱容易出現(xiàn)三相黏連現(xiàn)象，此時(shí)換流變壓器冷卻系統(tǒng)就會(huì)主動(dòng)跳過第一路電源回路的空氣開關(guān)切換到第二路電源回路。同樣，第二路電源的正常電壓在連接輔助觸點(diǎn)后能夠被K7繼電器感知，使其誤認(rèn)為第一路電源電壓恢復(fù)正常，使K5繼電器勵(lì)磁，而延時(shí)繼電器K10會(huì)讓位與K5繼電器勵(lì)磁，從而使得換流變冷卻系統(tǒng)電源將切回至第一路電源運(yùn)行。這一步驟的自動(dòng)轉(zhuǎn)換操作不科學(xué)，此時(shí)第一路電源已無電壓，轉(zhuǎn)換完的回路在感知到第一路電源回路故障后又會(huì)再次將換流變冷卻系統(tǒng)將切至第二路電源運(yùn)行。如此重復(fù)電源切換，使其由于感知的失誤而不斷跳動(dòng)，致使電源的供給出現(xiàn)延時(shí)。因此，在實(shí)現(xiàn)對(duì)換流變冷卻系統(tǒng)電源自動(dòng)切換回路的研究中需要進(jìn)一步改進(jìn)[6]。

4 電源切換回路改進(jìn)措施二

如圖3所示，改進(jìn)措施二是在改進(jìn)措施一的基礎(chǔ)上的改進(jìn)，考慮了K1（K2）繼電器常開輔助觸點(diǎn)三相粘連的情況。

圖3 廣州換流站換流變冷卻系統(tǒng)電源自動(dòng)切換回路改進(jìn)二

為避免上述情況的發(fā)生，改進(jìn)措施二中換流變壓器冷卻系統(tǒng)電源自動(dòng)切換回路加裝了K3、K4繼電器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)第一路電源回路和第二路電源回路的交叉區(qū)別，即在發(fā)生K1繼電器三相輔助觸點(diǎn)出現(xiàn)粘連情況時(shí)，K5繼電器勵(lì)磁并不能使K10繼電器失磁，以此實(shí)現(xiàn)兩路電源回路的無縫切換。

5 結(jié) 論

隨著高壓直流輸電系統(tǒng)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)高壓直流輸電的依賴性越來越高，其運(yùn)行的穩(wěn)定性對(duì)社會(huì)生產(chǎn)生活的影響越來越大。換流變冷卻系統(tǒng)是保證高壓直流輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要部分，通過對(duì)自動(dòng)切換回路系統(tǒng)的更新改進(jìn)，使得換流變冷卻系統(tǒng)能夠更加準(zhǔn)確地選擇狀態(tài)較好的電源回路，而且可以防止出現(xiàn)因K1（K2）繼電器常開輔助觸點(diǎn)三相粘連而導(dǎo)致的兩路電源來回切換得不到有效電源供給的情況。