[發明專利]換流閥內冷系統均壓電極均壓能力的評估方法及系統

有效

• 申請號: 201810054544.4
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108334982B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 明菊蘭;宋小寧;程一杰;于志勇;金東春;胡家元;楊帆;高兵;賀婷婷
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司電力科學研究院;國家電網公司;重慶大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;H02J3/36
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發明公開了一種換流閥內冷系統均壓電極均壓能力的評估方法及系統。針對目前換流閥均壓電極均壓不均勻引起的內冷系統漏水、擊穿和堵塞問題，本發明的評估方法利用換流閥閥層內冷系統的物理模型，結合內冷水水質參數、水循環回路幾何參數建立換流閥內冷系統等效電路模型，計算均壓電極未結垢時的泄露電流值；通過閥冷系統電場?流場分布特性計算出散熱器腐蝕與均壓電極結垢規律，分析換流閥不同運行時間后均壓電極的結垢厚度與結垢形狀，根據結垢材質特性參數、結垢形狀幾何參數計算不同運行時間后均壓電極的泄露電流值。本發明具有有效評估均壓電極均壓能力，預測均壓電極失效時間，保證換流閥閥冷系統穩定運行的優點。

技術領域

本發明涉及直流輸電系統均壓電極均壓能力評估技術，尤其是一種換流閥內冷系統均壓電極均壓能力的評估方法及系統。

背景技術

近年中國直流輸電工程技術發展迅速，截止2017年，已經建成27個直流輸電工程，預計到2020年左右，我國直流輸電工程將達到30個，超過50個換流站，輸送容量超過90000MW。

換流閥是直流輸電系統的關鍵設備，然而運行經驗表明換流站閥冷系統中腐蝕和結垢現象嚴重，已經導致多起元件損毀和停運事故，例如國內500kV換流站多次發生閥冷系統故障，因閥冷系統設備故障導致直流系統停運有3次，占到所有停運次數的50％。因此，閥冷系統是換流閥的薄弱點，超過25％的換流閥故障是由閥冷系統造成。此外，超過66％的閥冷系統故障與閥冷系統腐蝕和結垢相關。

工程上普遍采用冷卻水路方式對其中高發熱元件進行散熱降溫。為了保證閥塔中水路電位變化與晶閘管電位變化一致，防止水路中的金屬器件發生電解腐蝕，在內冷水系統的管路中安裝鉑制均壓電極。均壓電極結垢在直流輸電工程中是普遍存在的現象，且在實際運行中已出現多次由于電極結垢導致閥塔元器件損壞，造成直流系統閉鎖。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種換流閥內冷系統均壓電極均壓能力的評估方法，其通過對均壓電極均壓能力的評估，實現及時更換均壓電極，保證換流閥安全、可靠的運行，進而避免因均壓電極均壓不均勻引起的漏水、堵塞、結垢脫落而造成的換流站停運。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：換流閥內冷系統均壓電極均壓能力的評估方法，包括以下步驟：

1)針對某電壓等級的換流站，建立其低壓端換流閥的閥層內冷系統物理模型；

2)將閥層內冷系統物理模型轉化為閥冷系統等效電路模型，并計算各均壓電極未結垢、且以內冷水電導率為0.5μS/cm時計算出的泄露電流值為閾值；

3)通過電場-流場計算方法計算散熱器腐蝕與均壓電極結垢，分析換流閥不同運行時間后均壓電極的結垢厚度與結垢形狀；

4)利用結垢垢質的材料參數及垢質的幾何形狀參數更改閥冷系統等效電路模型的參數，并計算出不同運行時間后均壓電極處的泄露電流值；

5)將更改參數后的閥冷系統等效電路模型所計算出的泄露電流值與閾值對比，評估不同運行時間后均壓電極的均壓能力。

本發明根據結垢材質特性參數、結垢形狀幾何參數計算不同運行時間后均壓電極的泄露電流值，構建閥冷系統結垢數據表，并判斷其與結垢閾值關系，確定均壓電極的均壓能力是否失效。

本發明通過建立閥層內冷系統物理模型以及等效電路模型、計算均壓電極泄露電流閾值及不同運行時間后的泄露電流值、評定均壓電極均壓能力，能有效保證在均壓電極失效前對其進行更換，從而確保換流閥的安全、可靠運行。

作為上述技術方案的補充，步驟1)中，所述低壓端換流閥的閥層內冷系統物理模型包括閥層中的鋁制散熱器、均壓電極、主水路管、支路水管和水接頭，所述的支路水管連接主水路管和鋁制散熱器。