换流站冷却塔控制逻辑分析及优化措施

摘. . 要：换流站可控硅在运行时需要水冷系统进行辅助降温，而冷却塔是换流站水冷系统的重要组成部分，冷却塔可靠工作能够保障直流安全稳定运行。本文主要分析换流站冷却塔控制逻辑及优化措施，为换流站工作提供有效的帮助。

关键词：冷却塔；控制逻辑；优化措施

1 冷却塔简介

换流站阀冷却大多采用水冷却方式，水冷系统主要由两部分组成，内冷水系统和外冷水系统。去离子的内冷水经过阀塔对可控硅进行降温后进入冷却塔冷却并再次进入阀塔如此循环。冷却塔主要由箱体、风扇、喷淋管道、内冷水散热管组成，通过喷淋系统将外冷水喷洒在内冷水散热管上进行冷却，冷却塔风扇加强空气流通提高冷却效果。

某换流站冷却塔风扇启停、控制、监视由内冷水房 CCP 保护系统和 MCC 盘柜实现，在直流系统解锁时，CCP 保护系统根据内冷水阀出水温度逐个启动冷却塔运行。直流正常运行时三组冷却塔投入运行，当一组冷却塔故障退出运行为冗余不可用，应立即处理保障冷却塔冗余备用。

2 冷却塔控制逻辑分析

某换流站冷却塔控制逻辑图和风扇电源图如图 1、图 2 所示：

图 1 冷却塔控制逻辑图 图 2 冷却塔风扇电源图

CCP 保护系统发送冷却塔风扇的启动/停止、升速、降速信号至 MCC 盘柜 K11、K12、K13 继电器进行励磁。冷却塔正常投入时，三台风扇均运行，每组冷却塔三组风扇的辅助接点F11、F12、F13 串联导通，K14 监视继电器励磁。当冷却塔进线电源正常，电源监视继电器 K15 正常励磁。通过 K11、K12、K13、K15 继电器励磁后接点吸合对冷却塔变频器 U01 进行控制，UO1 变频器就能执行风扇的启动、停止、升速、降速。

2019 年某换流站事件记录发极Ⅱ冷却塔冗余不可用，#2冷却塔风扇全停，现场检查发现#1 风扇电源开关 F11 跳开。由于冷却塔控制逻辑里每组冷却塔三台风扇的辅助接点 F11、F12、F13 串联，当任一台风扇故障停运导致回路断开，K14 继电器失磁，K14 继电器的常开辅助接点就会断开，如图 3 所示：

图 3 冷却塔风扇信号指示图

K14 继电器的常开辅助接点接入冷却塔 OK 信号指示回路里，当 K14 接点断开后 OK 信号指示丢失，而 OK 信号是送往 CCP保护系统内作为启动冷却塔的条件，如下图 4 所示：

图 4 冷却塔风扇启动条件

因此当任一台风扇故障导致 K14 失磁，OK 信号指示丢失后，冷却塔风扇就会全停。

2020 年某换流站#1 冷却塔变频器故障后导致冷却塔风扇全停，如图 2 所示，1 台变频器控制冷却塔 3 台风扇运行，当变频器故障或变频器的上一级电源故障时，将造成冷却塔 3 台风扇停运的情况，由于无法隔离变频器，导致冷却塔无法投入运行。

2020 年某换流站 MCC 盘柜内冷却塔风扇控制柜内 T01 变压器故障导致冷却塔风扇全停，如图 2 所示，冷却塔电源监视继电器K15继电器和变频柜散热风扇E01电源均取自T01变压器，当散热风扇或 T01 发生短路等故障时，会导致电源监视继电器 K15 继电器失磁。如图 1 和图 3 所示，K15 的辅助接点接入变频器启动信号和冷却塔 0K 信号指示回路里,当 K15 继电器失磁,变频器无法接收到启动信号，冷却塔 OK 信号指示也会消失。

3 分析结论

通过上述控制回路逻辑分析，某换流站冷却塔风扇控制回路存在三大隐患：（1）冷却塔 3 台风扇电源开关的辅助接点串联接入 K14 继电器回路，一台风扇的故障会造成 0K 信号丢失导致整组冷却塔风扇停运。（2）变频器 U01 故障无法隔离，缺少风扇强投功能。（3）电源监视继电器与散热风扇取自共同电源，降低冷却塔运行可靠性。

4 控制逻辑优化措施

针对隐患 1，将冷却塔 3 台风扇电源开关辅助接点由串联改为并联，如图 5 所示，一台风扇故障不会导致整组冷却塔风扇停运。

图 5 电源开关辅助接点由串联改并联

针对隐患 2，从电源进线直接引入一路电源接入各个风扇电源回路里，并用开关把变频器与各个风扇电源回路隔离，如图 6 所示：

图 6 增加变频器隔离和风扇强投回路

针对隐患 3，将电源监视继电器 K15 继电器独立接入主电源回路中，T01 变压器或散热器故障不会导致 K15 失磁。

经过上述控制逻辑优化措施，可以增加冷却塔运行的可靠性，保障直流系统安全稳定运行。

作者简介：

陈豪（1987-），男，汉族，湖北浠水人，工程师，硕士研究生，从事直流换流站运维检修工作。