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摘要：基于±500 kV牛寨换流站阀冷系统主泵软启动器设计，简要分析了主泵电源构造，并结合牛寨换流站运行期间出现的阀冷系统主泵软启动器电源因扰动而出现故障导致牛从直流四极闭锁进行详细分析，对提出了电源改造的优化建议。
关键词：主泵软启动器；电源；阀冷；改进设计
Based on ± 500kVNiuZhaiAonverterStation Main Pump Soft Starter
Power Analysis and Improvement
ZHOU yashu QIAOchao
（China Southern Power Grid Co.， LTD. Extra-High Voltage Power Transmission Company Qujing Branch， Qujing 655000）
Based on ± 500 kV converter station cattle Walledmain valvecooling system pump soft starter design，A brief analysis of the main pump power structure，combined with the emergence ofthe cattle campconverter station during operation The valve coolingsystem pump soft starter main power failure due todisturbance from the straight leading to cattleQuadrupolelockout detailed flow analysis，optimizationproposal for thepower transformation.
KEYWORDS： main pump soft starter； power； valve cooling system； Improved Design
0 引言
主泵软起动器是安装在阀冷控制柜中的一种变频装置，每台主泵安装一台。由于主泵直接启动时电流较大，对系统冲击较大，影响系统的稳定运行，而主泵软启动器就是在主泵启动过程按照预设定的升速曲线将電压升至额定电压，使主泵逐步启动，转速逐渐增大，减小对系统的冲击，有利于系统的稳定运行。牛寨换流站的主泵软启动器电源采用的是交流电源，当电源丢失或者发生大的扰动时，会使软启动器发生故障而退出运行并且发出警信号，若不及时复归则会使阀冷系统主泵停运，最终将导致直流闭锁。
1 主泵软启动器故障停机导致阀冷系统跳闸策略
当站用交流电源发生扰动时甚至直流丢失时，软启动器控制电压也发生波动或者丢失，从而影响软启动器正常工作，使其故障而停机，而根据阀冷系统的主泵运行策略，一旦主泵软启动器故障，阀冷系统则会判别为该主泵发生不可运行故障，则会发生切换另一台主泵运行，如另一台主泵也是同样的问题，则阀冷系统判为两台主泵均故障，经一定延时后阀冷系统停运，直流无冷却系统可用相应极闭锁（ESOF）。其控制逻辑图1如下：
a）两台主循环泵均故障且流量超低时，持续一段时间后，阀冷控制系统发出跳闸请求信号，如下图2所示：
换流阀内水冷主循环回路配置双重化的流量传感器，三个进阀压力传感器和2 个出阀压力传感器。进阀压力采用三取二方式，出阀压力采用二取二方式。冷却水流量超低按"二取一"原则低不利为准。
b）冷却水流量跳闸 I 段（或 II 段）且进阀压力低保护逻辑如下图3所示
c）进阀压力和出阀压力均超低保护逻辑如下图4所示
2 故障介绍与分析
2.1 故障介绍
2014年06月21日10时15分，溪洛渡电厂进行主变冲击试验，造成牛寨站侧站用电电压波动，导致牛寨换流站双回四极的阀冷系统P02主泵软启动器均故障；10时15分07秒，牛从甲直流极1、牛从乙直流极1 P01主泵软起动器故障，牛从甲直流极1、牛从乙直流极1两台主泵均故障；10时15分17秒，牛从乙直流极1阀冷系统流量超低II段且进阀压力低跳闸出现；10时15分18秒，牛从甲直流极1阀冷系统流量超低II段且进阀压力低跳闸出现；10时15分21秒，牛从乙直流极1阀冷系统两台主泵均故障且流量超低跳闸、流量超低I段且进阀压力低跳闸出现；10时15分23秒，牛从甲直流极1阀冷系统两台主泵均故障且流量超低跳闸、流量超低I段且进阀压力低跳闸出现。
10时15分30秒，牛从乙直流极1、极2 P02主泵软启动器故障消失，牛从乙直流1 P02主泵启动运行，牛从乙直流极1阀冷系统恢复运行；10时15分32秒，牛从甲直流极1、极2 P02主泵软启动器故障消失，牛从甲直流极1 P02主泵启动运行，牛从甲直流极1阀冷系统恢复运行。
10时32分，运行人员手动复归牛从甲直流极1 P01主泵软启动器故障信号，故障信号消失；10时36分，运行人员手动复归牛从乙直流极1 P01主泵软启动器故障信号，故障信号消失。
2.2 动作原因分析
根据以上事件发生过程可知，保护动作情况符合前文所将的软启动器故障导致阀冷系统跳闸的逻辑。主要原因就是与牛寨站相连的发电厂在进行主变冲击试验时导致牛寨侧交流母线电压较大波动，导致主泵软启动器电压发生"控制电压过高"，使主泵发生了不可运行的故障而停机，根据上文讲述的主泵不可运行的逻辑图可知，此时应该请求切换主泵运行，但同时另一台主泵也发生了同样的故障，导致两台主泵均故障。一个极的阀冷系统配置了两台主泵吧，一主一备，当两台主泵都不可用时，就是发阀冷系统跳闸请求。 当母线电压扰动消失后，各个极的软启动器告警信号消失，但此两个极P01主泵软启动器故障信号没有消失，需要人工复归该告警信号[3]。
3 电源优化策略
前期牛寨换流站阀冷系统主泵软启动采用的是两路400V交流电源，互为备用，满足冗余要求，而交流电源故障判别的逻辑图如下图5所示：
根据逻辑判别可知，交流电源相对来说还是比较稳定，只要交流系统正常运行，没有发生影响电网系统稳定性的故障，牛寨站的阀冷系统都能相对稳定的运行。但是就软启动器而言，一旦交流电源发生故障或者电压发生的波动超过软启动器控制的电压要求的范围，则软启动器就是发生故障而停机，就算电压扰动消失，电压恢复正常，该故障也不会自动消失，需要人工及时去现场通过复归按钮去复归该故障信号，否则由于软启动器故障一直存在使相应的主泵无法一直投入运行，故使阀冷系统失去冗余性。
根据交流电压稳定性不高，波动性较大的缺点，结合直流电稳定性强，波动性小，抗扰动性强等特点，可将软启动控制器的电源改由直流电源提供，再经一个逆变器转换成交流电供软启动器工作需要，这样就是排除了由于交流母线电压扰动容易造成软启动器工作不稳定的现象，加强了阀冷系统可靠运行。其改造前后电源简单示意图：
4 结论
目前大多数直流阀冷主泵软启动器都采用交流电为其工作电源，但是由于交流电本身不稳定、波动性大，抗干扰能力弱的特点，给软启动器稳定运行埋下隐患。结合本次牛寨换流站由于交流母线电压波动造成软启动器故障导致阀冷系统跳闸的事件，提出软啟动器工作电源优化策略。减小了阀冷系统故障率，保障了直流系统的可靠运行。
参考文献
[1]赵畹君. 高压直流输电工程技术[M].北京： 中国电力出版社， 2004.
[2]高压直流输电现场实用技术问答[M].北京： 中国电力出版社， 2008.
[3]±500kV直流换流站运行技术[M]. 北京： 中国电力出版社， 2011.
作者简介：周亚树（1989～），男，电气助理工程师、高级工。2012年毕业于长沙理工大学电气工程及其自动化专业，获得学士学位，现在中国南方电网超高压输电公司曲靖局牛寨换流站变电运行值班员工作。
王电处（1984～），男，电气工程师。2005年毕业于清华大学大学电气工程及其自动化专业，获得学士学位，现在中国南方电网超高压输电公司曲靖局牛寨换流站副站长。
曹显武（1988～），男，电气助理工程师、高级工。2010年毕业于武汉理工大学电气工程及其自动化专业，获得学士学位，现在中国南方电网超高压输电公司曲靖局牛寨换流站变电运行值班员工作。
关键词：主泵软启动器；电源；阀冷；改进设计
Based on ± 500kVNiuZhaiAonverterStation Main Pump Soft Starter
Power Analysis and Improvement
ZHOU yashu QIAOchao
（China Southern Power Grid Co.， LTD. Extra-High Voltage Power Transmission Company Qujing Branch， Qujing 655000）
Based on ± 500 kV converter station cattle Walledmain valvecooling system pump soft starter design，A brief analysis of the main pump power structure，combined with the emergence ofthe cattle campconverter station during operation The valve coolingsystem pump soft starter main power failure due todisturbance from the straight leading to cattleQuadrupolelockout detailed flow analysis，optimizationproposal for thepower transformation.
KEYWORDS： main pump soft starter； power； valve cooling system； Improved Design
0 引言
主泵软起动器是安装在阀冷控制柜中的一种变频装置，每台主泵安装一台。由于主泵直接启动时电流较大，对系统冲击较大，影响系统的稳定运行，而主泵软启动器就是在主泵启动过程按照预设定的升速曲线将電压升至额定电压，使主泵逐步启动，转速逐渐增大，减小对系统的冲击，有利于系统的稳定运行。牛寨换流站的主泵软启动器电源采用的是交流电源，当电源丢失或者发生大的扰动时，会使软启动器发生故障而退出运行并且发出警信号，若不及时复归则会使阀冷系统主泵停运，最终将导致直流闭锁。
1 主泵软启动器故障停机导致阀冷系统跳闸策略
当站用交流电源发生扰动时甚至直流丢失时，软启动器控制电压也发生波动或者丢失，从而影响软启动器正常工作，使其故障而停机，而根据阀冷系统的主泵运行策略，一旦主泵软启动器故障，阀冷系统则会判别为该主泵发生不可运行故障，则会发生切换另一台主泵运行，如另一台主泵也是同样的问题，则阀冷系统判为两台主泵均故障，经一定延时后阀冷系统停运，直流无冷却系统可用相应极闭锁（ESOF）。其控制逻辑图1如下：
a）两台主循环泵均故障且流量超低时，持续一段时间后，阀冷控制系统发出跳闸请求信号，如下图2所示：
换流阀内水冷主循环回路配置双重化的流量传感器，三个进阀压力传感器和2 个出阀压力传感器。进阀压力采用三取二方式，出阀压力采用二取二方式。冷却水流量超低按"二取一"原则低不利为准。
b）冷却水流量跳闸 I 段（或 II 段）且进阀压力低保护逻辑如下图3所示
c）进阀压力和出阀压力均超低保护逻辑如下图4所示
2 故障介绍与分析
2.1 故障介绍
2014年06月21日10时15分，溪洛渡电厂进行主变冲击试验，造成牛寨站侧站用电电压波动，导致牛寨换流站双回四极的阀冷系统P02主泵软启动器均故障；10时15分07秒，牛从甲直流极1、牛从乙直流极1 P01主泵软起动器故障，牛从甲直流极1、牛从乙直流极1两台主泵均故障；10时15分17秒，牛从乙直流极1阀冷系统流量超低II段且进阀压力低跳闸出现；10时15分18秒，牛从甲直流极1阀冷系统流量超低II段且进阀压力低跳闸出现；10时15分21秒，牛从乙直流极1阀冷系统两台主泵均故障且流量超低跳闸、流量超低I段且进阀压力低跳闸出现；10时15分23秒，牛从甲直流极1阀冷系统两台主泵均故障且流量超低跳闸、流量超低I段且进阀压力低跳闸出现。
10时15分30秒，牛从乙直流极1、极2 P02主泵软启动器故障消失，牛从乙直流1 P02主泵启动运行，牛从乙直流极1阀冷系统恢复运行；10时15分32秒，牛从甲直流极1、极2 P02主泵软启动器故障消失，牛从甲直流极1 P02主泵启动运行，牛从甲直流极1阀冷系统恢复运行。
10时32分，运行人员手动复归牛从甲直流极1 P01主泵软启动器故障信号，故障信号消失；10时36分，运行人员手动复归牛从乙直流极1 P01主泵软启动器故障信号，故障信号消失。
2.2 动作原因分析
根据以上事件发生过程可知，保护动作情况符合前文所将的软启动器故障导致阀冷系统跳闸的逻辑。主要原因就是与牛寨站相连的发电厂在进行主变冲击试验时导致牛寨侧交流母线电压较大波动，导致主泵软启动器电压发生"控制电压过高"，使主泵发生了不可运行的故障而停机，根据上文讲述的主泵不可运行的逻辑图可知，此时应该请求切换主泵运行，但同时另一台主泵也发生了同样的故障，导致两台主泵均故障。一个极的阀冷系统配置了两台主泵吧，一主一备，当两台主泵都不可用时，就是发阀冷系统跳闸请求。 当母线电压扰动消失后，各个极的软启动器告警信号消失，但此两个极P01主泵软启动器故障信号没有消失，需要人工复归该告警信号[3]。
3 电源优化策略
前期牛寨换流站阀冷系统主泵软启动采用的是两路400V交流电源，互为备用，满足冗余要求，而交流电源故障判别的逻辑图如下图5所示：
根据逻辑判别可知，交流电源相对来说还是比较稳定，只要交流系统正常运行，没有发生影响电网系统稳定性的故障，牛寨站的阀冷系统都能相对稳定的运行。但是就软启动器而言，一旦交流电源发生故障或者电压发生的波动超过软启动器控制的电压要求的范围，则软启动器就是发生故障而停机，就算电压扰动消失，电压恢复正常，该故障也不会自动消失，需要人工及时去现场通过复归按钮去复归该故障信号，否则由于软启动器故障一直存在使相应的主泵无法一直投入运行，故使阀冷系统失去冗余性。
根据交流电压稳定性不高，波动性较大的缺点，结合直流电稳定性强，波动性小，抗扰动性强等特点，可将软启动控制器的电源改由直流电源提供，再经一个逆变器转换成交流电供软启动器工作需要，这样就是排除了由于交流母线电压扰动容易造成软启动器工作不稳定的现象，加强了阀冷系统可靠运行。其改造前后电源简单示意图：
4 结论
目前大多数直流阀冷主泵软启动器都采用交流电为其工作电源，但是由于交流电本身不稳定、波动性大，抗干扰能力弱的特点，给软启动器稳定运行埋下隐患。结合本次牛寨换流站由于交流母线电压波动造成软启动器故障导致阀冷系统跳闸的事件，提出软啟动器工作电源优化策略。减小了阀冷系统故障率，保障了直流系统的可靠运行。
参考文献
[1]赵畹君. 高压直流输电工程技术[M].北京： 中国电力出版社， 2004.
[2]高压直流输电现场实用技术问答[M].北京： 中国电力出版社， 2008.
[3]±500kV直流换流站运行技术[M]. 北京： 中国电力出版社， 2011.
作者简介：周亚树（1989～），男，电气助理工程师、高级工。2012年毕业于长沙理工大学电气工程及其自动化专业，获得学士学位，现在中国南方电网超高压输电公司曲靖局牛寨换流站变电运行值班员工作。
王电处（1984～），男，电气工程师。2005年毕业于清华大学大学电气工程及其自动化专业，获得学士学位，现在中国南方电网超高压输电公司曲靖局牛寨换流站副站长。
曹显武（1988～），男，电气助理工程师、高级工。2010年毕业于武汉理工大学电气工程及其自动化专业，获得学士学位，现在中国南方电网超高压输电公司曲靖局牛寨换流站变电运行值班员工作。