换流阀冷却系统管道渗漏原因分析探究

换流阀冷却系统管道渗漏原因分析探究

金吉发1，赵东辉1

（1. 湖南省送变电工程公司，湖南长沙，410000）

Research on the method of reducing the leakage rate of converter valve cooling system’s pipe

JIN Jifa1,ZHAO Donghui1

（1.Hunan Electric Power Transmission and Transformation Engineering Company，Changsha410000 Hunan;）

ABSTRACT:Based on the practice experience of ±800kV Shaoshan converter station project, this paper analyzes and discusses on the possible reasons of pipeline leakage in the water cooling system,formulates and implements the control measures to decrease the rate of pipeline leakage, improve the installing quality of converter valve cooling system.

KEY WORDS:UHVDC transmission project；converter valve cooling system；leakage rate

摘要：结合韶山±800kV 换流站工程的实践经验，分析、探讨可能造成换流阀水冷却系统管道渗漏的原因，制定控制措施并实施，总结施工经验，降低水冷管道泄漏率，提高水冷却系统安装质量。

关键词：特高压直流输电工程；换流阀冷却系统；渗漏率

0引言

可控硅换流阀在换流站中承担交-直流转换功能，是换流站的核心设备。由于可控硅元件在运行过程中发热量巨大，导致可控硅温度急剧上升，为了保证元件的正常运行和防止其老化，需要通过冷却水将这些热量带走从而使元件的表面温度降低。

阀冷却系统是一个密闭的循环系统，它通过冷却介质的流动带走可控硅阀由于消耗功率所产生的热量。由于冷却水要进入到阀体内部，且换流阀属于重要的高压电气设备，所以冷却水的温度、流量、电导率以及悬浮物含量必须控制在规定的范围之内。

冷却水在阀塔内吸收可控硅换流阀的热量后温度将上升，升温后的热水由主循环泵驱动进入室外闭式冷却塔内的换热盘管，喷淋泵从水池中抽水

后均匀喷洒到冷却塔内的换热盘管表面，喷淋水吸热后由液态变为气态（水蒸汽），再通过风机排至大气，水在相变过程中将吸收大量的热量，因此，换热盘管内的冷却水将得到冷却，降温后的冷却水由循环水泵再送回至换流阀，如此周而复始地循环。管道出现渗漏时，轻则触发保护动作，重则导致换流阀设备损坏，危及换流站人生、设备安全。故降低水冷管道泄漏率，提高水冷却系统安装质量是必要的。 1现状调查

±800kV 特高压直流输电工程共分极1、极2高端和极1、极2低端四个阀厅，每个阀厅的换流阀组均设置一套独立的闭式循环水冷却系统。

每套阀冷却系统主要设备包括：闭式冷却塔、主循环泵、离子交换器、脱气罐、膨胀罐、过滤器、原水泵、补水泵、原水罐、喷淋泵、石英砂过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器、反渗透装置、反渗透清洗装置、喷淋水加药装置、喷淋水自循环泵及过滤装置、配电及控制设备。

阀冷却系统设有自动控制系统，控制系统配置硬冗余可编程控制器及输入/输出模块、各类传感器等，控制系统将对主要技术参数进行自动监测、显示、调节，还将控制设备的启停、监视设备运行状态以及对各种故障进行报警，并与站控系统进行数据交换，运行人员可在主控制室对阀冷却系统进

行远程监控。内水冷保护配置有温度保护（含阀进水温度保护、阀出水温度保护、冷却塔出水温度保护）、流量保护（含压力或者压力差保护）、泄漏保护、液位保护、电导率保护。其中阀进水温度保护、流量保护、微分泄漏保护为主保护，阀出水温度保护、冷却塔出水温度保护，压力或者压力差保护、液位保护为后备保护。 2可能导致管道渗漏原因分析

水冷管道由厂家采用无缝不锈钢管工厂化预制，故渗水现象主要出现在法兰对接部位，根据现场施工经验分析，造成管道法兰对接不密实、渗水的原因主要有以下三方面。

2.1涉及单位、专业多，协调配合难度大

阀冷却系统设备分置在阀厅、阀冷设备间、冷却水池平台上，通过管道连接，形成一个密闭的循环系统。所有管道及管道支、吊架等均在工厂内预制、酸洗、编号、密封包装后，由设备供货商运抵现场。

安装单极阀冷系统，需要在阀厅吊梁及钢结构上预留孔118个，用于阀厅内管道支架及管码管套

固定。需要预留约200块埋件，用于固定设备及管道支架，分布于阀冷设备间地面、墙壁上、天花板底、泵坑内及冷却水池平台上。

在阀厅、阀冷设备间安装时，发现有水冷管道与空调设备、照明灯具、通风管道、消防管道位置冲突的情况。

涉及单位多，主要有设计单位两家、土建单位、电气单位、空调通风专业、消防报警专业、钢结构厂家、换流阀厂家、阀冷却系统厂家。设计、土建施工、产品加工、设备安装任一环节出现问题，随着误差积累，可能导致管道偏离设计预定位置，对

接面不契合，对接不密实，出现渗水现象。 2.2管道安装过程质量控制不到位

单极换流阀冷却系统法兰对接面约140个，法兰良好对接是保障管道安装质量的基础。

设备、管道未就正、调平，强行对接；密封垫漏装或错装；法兰螺栓紧固不到位或力矩过大崩坏螺丝等是施工过程导致管道法兰面不密实的主要原因。

2.3管道加工问题

管道选材、焊接质量；法兰加工精度；密封垫质量；螺栓材质、强度不够等是生产供货方导致管道法兰面不密实的主要原因。 3应对措施

对上述影响管道安装质量的因素进行细化分析，探讨控制措施。

表1 影响阀冷管道安装质量的因素及应对措施

4施工控制措施

（1）所有管道及管道支、吊架等均在工厂内预制、酸洗、编号、密封包装后，由设备供货商运抵现场，安装之前应妥善保管。

（2）设备安装前应认真核查设备基础、预埋管、预埋铁及预留孔的情况，特别是阀厅内管道的走向和在钢结构上的支撑点的情况，当发现与设计图纸不符时应及时向有关方面反映以便采取应对措施。

（3）测量预埋件和预留口的长度、宽度、中心线的标高和相对坐标。水平或垂直安装的管道支

架，要确保全部预埋件在同一水平线或垂线上，并且进行重复检查，与施工图纸进行核对。

（4）对照配管图进行管道的连接，首先进行阀塔顶部冷却水管的安装工作。第一根冷却水管定位时，应严格按照设计提供的安装尺寸进行，这样才能保证与阀本体冷却水管的正确连接和以后主泵单元的正确就位。

（5）安装管道时，室内管道宜从阀厅内与换流阀对接的管道开始，逐步向阀冷设备间进行，室外管道宜从与闭式冷却塔对接的管道开始，逐步向阀冷设备间进行，安装过程中每安装好一段管道均应测量水平度及高度，保证法兰不错位。

（6）管道安装的同时需对管道的定位尺寸及水平或垂直度进行检查，如偏差超过要求需马上校正，可通过调节管码连接螺栓微量调节管道安装尺寸。

（7）管道安装过程中管码及法兰连接螺栓不需完全紧固，以方便随时调节管道安装误差，在所有管道安装完毕，尺寸经检查合格后，再重新紧固所有螺栓。

（8）管道的安装应保证施工图要求的水平度、垂直度等，安装后的管道应伸展自如，无弯曲、变形及其他异常情况。

（9）管道法兰连接处要求密封圈位置准确无偏差，密封圈的中心线和两条管道的中心线在一条直线上，一定要仔细检查里面的垫圈是否垫正。

（10）法兰上的螺栓应对称紧固，采用力矩扳手紧固螺栓时的力度应均匀适当，根据螺栓的大小、等级选择不同量程的扭力扳手对螺栓施加扭力。所有螺栓紧固力矩按产品技术及设计要求进行，保证所有连接处严密无渗漏。

表2 阀冷管道法兰螺栓紧固力矩表

（11）法兰螺栓紧固后应做好标识，以免漏拧。

（12）法兰中心应与管子的中心同在一条直线上；法兰密封面应与管子中心垂直；管道上法兰盘螺孔的位置应与相配合的设备或管件上法兰螺孔位置对应一致，同一根管子两端的法兰盘的螺孔位置应对应一致。

（13）施工时必须与土建、通风空调、消防、供水等施工单位密切配合。

5 效果分析

经过深入分析、探讨换流阀冷却系统管道渗水

的原因，提出预控措施，并组织实施，取得较好效果。通过此种安装方法在韶山±800千伏换流站工程双极低端阀冷系统的应用，实现了管道试压一次通过，未出现渗水现象的预期目标。

参考文献

[1] 《高压直流输电换流阀水冷却设备》（GBT 30425-2013） [2]

《工业金属管道工程施工质量验收规范》（GB 50184-2011）