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(特)超高压直流输电换流阀冷却设备主泵负荷开关接线发热的故障分析与处理

河南绿控科技有限公司2019-09-13 11:35:57

(特)超高压直流输电换流阀冷却设备

主泵负荷开关接线热的故障分析与处理


1.?概述

特高压/超高压直流输电换流站换流阀在正常工作的过程中,其内部晶闸管会产生大量热量,为了保障直流输电电站的安全可靠工作,需要采用纯水冷却的方式将换流阀晶闸管工作时产生的热量及时带走,使换流阀能在符合运行工况要求的条件下工作。?

纯水冷却设备是换流站及其重要的辅助设备,所以纯水驱动主泵配置了两台。两台主泵在工作时互为备用,如果两台主泵同时停止工作,换流站将跳闸,电网输送将停止工作等严重的输电中断特大事故。

据统计,因水泵停机的事故已经在换流站多次发生,比如锦屏换流站、同里换流站、舟岱换流站等,甚至在原生产厂家某公司厂内的试验过程中,主泵的安全负荷开关均因多次接线发热而造成水冷设备的严重事故

接线发热部位视图见图1。

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1?接线发热部位视图

2.?原因分析

从各个换流站的水冷设备选用的主泵来看,所配主泵电机最小功率也是50kW,特高压换流站的水冷设备主泵电机功率更大。而在系统设计中因为充分考虑了水冷设备主泵在检修时,在主泵就近需要有明显的断点,因此设置了安全开关,通过安全开关的关断,当检修主泵时可以明显的看到主泵电源已经断开,操作员可以安全放心操作。

但是,安全开关因为就地安装,距离主泵电机很近,此处空间狭小,电机功率又大,亚博国际娱乐首页登录选用的都是很粗的铠装亚博国际娱乐首页登录,在将亚博国际娱乐首页登录安装在安全开关的接线柱上时,亚博国际娱乐首页登录末端扭曲产生很大的应力,见图2所示。


2?亚博国际娱乐首页登录扭曲视图

由于亚博国际娱乐首页登录末端扭曲应力的存在,线鼻的压接面和开关接线面即使用螺栓紧固了,也会因操作者的误判而压接不符合通电要求,线鼻的压接面和开关接线面之间形成了喇叭角,见图3所示。


3?压接部位喇叭口

众所周知,对导体间接触呈现的电阻称为接触电阻。在显微镜下观察连接器接触件的表面,尽管金属表面十分光滑,则仍能观察到510微米的凸起部分。会看到接合的一对接触件的接触,并不整个接触面的接触,而是散布在接触面上一些点的接触,并产生高阻触点当压接面呈现喇叭口时,导体接触面面积就小,高阻触点相对也就少于正常的高阻触点数量。如果有大电流通过高阻触点时,就可能产生过分的能量消耗,并使触点产生危险的过热现象。

锦屏换流站、同里换流站、舟岱换流站、晶锐车间多次的调试过程等主泵安全开关触电故障既是上述原因引起。

3.?问题处理

3.1.?从影响因素上处理

影响因素主要包括:接触件材料、正压力、表面状态、使用电压和电流。下面分项论述影响因素存在的可能和如何消除影响因素。

接触件材料:水冷设备选用的开关和亚博国际娱乐首页登录均为严格执行国家标准的生产企业,接触材料完全满足规范GJB101-86规定。选用了有质量保证的供货厂家,接触件材料不是主要的影响因素。

正压力:正压力是操作者能够遵守的工艺指标。但是操作者在安装时,可能未能注意接触面平面度,并因操作失误让接触面呈现喇叭口,即使正压力满足要求,正压力和亚博国际娱乐首页登录的弯曲应力相互抵消,接触面仍然不能消除喇叭口,并在接触面增加接触电阻。因此,只保证正压力,而忽视人为原因形成的喇叭口,增加了接触电阻是很清楚的道理。所以,操作者必须做到,在保证正压力之前,首先消除喇叭口。

表面状态:接触面受到污染,带有微粒物质极易嵌藏在接触表面的微观凹坑处,使接触面积缩小,接触电阻增大,且极不稳定。物理吸附及化学吸附所形成的污染膜,对金属表面主要是化学吸附,它是在物理吸附后伴随电子迁移而产生的,也会造接触电阻增大。因此需要在压接柱头之前,应清洁压接面。

使用电压和电流:按照所选产品技术参数正确使用工作电压和电流。?

3.2.?安装监视温升设备测温

在本案例中,即使消除了3.1所描述的影响因素但是人为故障仍然存在。施工规范管理再严密,质量控制再严格,螺栓紧固力矩再到位,事故任然会产生,这就是所谓的人祸。操作不当是目前事故的主要原因,操作者在安装时,在狭小的空间、不易观察,已经形成的喇叭口未能观察到,喇叭口未能消除,螺栓紧固到位、力矩符合安装要求,也不能将最初形成的喇叭口消除掉。这种结果,在设备通电后使用,极易产生接触面过热现象,引发事故。因此,监视接线压接面的温度也是控制的一种手段,通过巡检或远程监控,将可能发生的事故消除在即将发生之前。

SZ-515A-LC红外测温装置(河南绿控科技有限公司)是针对超高压/特高压直流输电工程冷却设备主泵开关过热而设计的监测装置,是专用于监视运行中的开关接线柱温度,温度输出信号为4~20mA,被测温度可在就地巡检仪上显示,同时具备RS485通讯接口将温度数据上传至中央控制室实现远程监控。

SZ-515A-LC红外测温装置可以不接触目标而通过测量目标发射的红外辐射强度计算出物体的表面温度。非接触测温是红外测温仪的最大的优点,使用户可以方便的测量难以接近或移动的目标。

SZ-515A-LC红外测温装置技术特点:

1)?测量范围:0--500℃;

2)?高性能的经济型红外测温仪。

3)?具备信号短路和电源反接保护功能。

4)?4~20mA 线性输出

5)?金属封装,IP65 防护等级;

6)?易于安装,壳体上的标准螺纹可与安装部位快速连接。

SZ-515A-LC红外测温装置技术参数见表1:

1: 技术参数表

测量范围

0—500℃

测量精度

±1%或±1℃

重复精度

±0.5%或±0.5℃

距离系数

15:1

显示分辨率

0.1℃

发射率

固定 0.95

响应时间

500ms

工作波段

8~14um

输出方式

4~20mA

环境等级

IP65

环境温度

0~60℃

相对湿度

10~95%,不结露

电源

24VDC

亚博国际娱乐首页登录长度

1.8m(标准)

最大负载

500 欧姆


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SZ-515A-LC红外测温装置探头见图4:

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4?红外线测温探头

SZ-515A-LC红外测温装置安装时,是在主泵安全开关外壳正对着亚博国际娱乐首页登录压接部位开6个安装孔,将探头安装后探头能够通过红外探测接线部位的温度,触感器上的LED显示器显示被测部位温度,同时按照实际应用的设计,温度经过亚博国际娱乐首页登录上传至主控制室监视。

安装的效果图见图5。


5?红外线测温装置安装示意图

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4.?工作原理设计

负荷开关接线温度监视装置型号为LC-LBW-01A,其工作原理图见图6所示。

整个装置设置一只具有漏电保护功能的断路器为装置供电。

6通道数显表工作电源为AC220V,温度巡显或通过上下翻按钮查看各个测点的温度,数显表自带继电器报警接点,当温度超过设定值后,继电器接点闭合,驱动报警器。

温度传感器工作电源是DC24V,由专门的电源模块提供电源,温度传感器温度信号输出为4~20mA的电流值,通过专用亚博国际娱乐首页登录接入数显表。

6?工作原理图


5.?结束语

水冷设备的主泵是负载较大的用电设备,该设备动力亚博国际娱乐首页登录粗大,接线时如果未能按照操作规范消除影响,在使用中必将带来接触面发热,从而引发故障。即使公司从管理上规范了操作工艺,但是也会因人而异,操作方法不当,仍然存在压接面喇叭口的存在,设备短期使用没问题,长期使用过热现象会越来越严重,最终导致事故的发生。本文通过对故障分析后,给出了消除影响的建议,同时给出了温度的监视预警方案供直流输电换流站的工作人员参考应用。

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