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摘要：高压直流输电系统中，换流阀是极为重要的设备之一，永富直流工程投产后，现场存在由于加药装置为纯人工操作，加药极为不便利，使得净水站处理的水质不能满足要求，造成阀外冷系统软化罐内树脂堵塞，导致喷淋水池电导率超标，使阀外冷系统强制反洗，喷淋水池液位不断下降，最终影响到换流阀散热进而严重威胁直流系统安全稳定运行。针对该问题，本文从净水系统原理以及净水系统、阀冷系统以及换流阀之间联系进行分析，从净水系统加药装置存在的问题着手，对加药装置进行了系统化的改进与优化，从手动加药系统变为自动加药系统，不仅提高了工作效率，更有效的解决了上述问题。
关键词：高压直流、净水系统、阀外冷系统、自动控制、加药。
0引言
高压直流输电系统中换流阀是直流输电工程的核心设备。换流阀在运行过程中产生大量的热量，需要阀冷系统来进行散热。阀冷却系统分为内冷系统和外冷系统，内冷系统冷却换流阀设备将阀体上各元器件的发热量排除到阀厅外，保证换流阀温度在正常运行范围内，外冷系统对内冷系统进行冷却，使其温度降低到较低范围。
换流站阀外冷系统的冷却水来自站内的净水系统，净水系统的水源来自站外水库，水库水的水质由于受到季节、气候的影响会产生很大的变化，不能满足外冷水运行的要求。因此需要通过净水系统将原水通过加药、高效反应沉淀、过滤、消毒处理后，才能出水供给阀外冷系统使用。加药装置需在处理水的过程中加入混凝剂-碱式氯化铝（PAC）以及助凝剂-聚丙烯酰胺（PAM），其中碱式氯化铝（PAC）通过水解过程形成氢氧化铝凝胶，对水中的悬浮物及可溶解的杂质进行吸附，进而达到沉降的目的。
现场加药装置为纯人工操作，极为不便利，处理的水质不达标，阀外冷冷却水水质不能满足要求，长时间运行会造成阀外冷系统软化器内昂贵的树脂失效，过滤系统堵塞，工业补水泵无法正常补水，导致整个阀外冷却系统缺水，进一步导致换流站核心设备换流阀不能运行在正常温度范围内，最终严重危及高压直流输电的安全稳定运行。
1换流站净水系统原理介绍
1.1净水系统原理
本工程净水站采用原水进水经管道混合器、投加絮凝剂、进入高效沉淀器反应区同时投加助凝剂由反应搅拌机完全反应，进入斜管区由斜管分离水和泥，泥沉入设备底部由排泥阀排出体外，上清液进入到无阀过滤器处理，清液在过滤器中通过锰砂滤料过滤后变为出水输送至工业水池中。同时，在过滤过程中，当过滤器内浊度过高、出水出现水阻、阻力达到设计值时会启动虹吸反冲洗，吸出滤料上污物、冲动滤室内的滤料，把污物冲出体外，净化滤料，进而保证净水效果。
1.2加药装置原理
加药装置主要由溶液箱、储液箱、电动搅拌装置、计量泵、底盘和电气控制柜、管路及阀门等附件组成。工作原理如下：溶液箱的水引自生活水箱，手动打开溶液箱进水阀后，水进入溶液箱，手动往溶液箱加药口加入混凝剂-碱式氯化铝（PAC），通过启动溶液箱中的搅拌器后，碱式氯化铝和水在溶液箱中充分搅拌混合，然后手动打开溶液箱排液阀，使得搅拌后的液体进入储液箱，然后打开储液箱的排水阀后，通过计量泵将药液抽至沉淀池，在沉淀池中与需净化的水发生反应起到絮凝作用使泥水分离，进而起到净化作用。
2净水站加药装置存在的问题分析
首先，站内抽水、进水至溶液箱，启动搅拌机搅拌药液、排水至储液箱均需手动操作才能完成，为保证储液箱中有足够的药水送至沉淀池才能起到相应的作用，上述过程需重复不断的操作，这就需要运行人员加药时长时间在现场，花费大量的时间，工作效率极低。其次，由于加药装置的原因导致净水系统处理后的水质达不到相应的要求，有的甚至处理后的水还存有大量的凝砂，这些水通过工业补水泵流到阀外冷系统，慢慢的泥沙堵塞管道，补水流量变小，工业补水泵不能正常给喷淋水池补水，喷淋水池的液位持续下降。凝砂还会将软化罐内树脂包裹，使其不能发挥作用，导致喷淋水的电导率不断升高，这时阀冷系统将强制性排污，将喷淋水池内的水不断向外排出，极大的浪费了水资源。该问题不解决会导致阀外冷系统给内冷系统散热冷却效果降低，不能满足内冷水进阀温度和出阀温度的要求，限制了直流系统的输送功率，甚至造成永富直流双极闭锁，对电网的安全稳定造成极大威胁。
3优化及改进与优化措施
3.1加药装置改进措施
改进过程将溶液箱进水阀及溶液箱排液阀由手动阀改为电磁阀，溶液箱进水阀为F1，溶液箱出水阀为F2，并在溶液箱及储液箱上安装高液位及低液位开关，其中，D10是溶液箱的低液位开关，D11是溶液箱的高液位开关，D20是储液箱的低液位开关，D21是储液箱的高液位开关，如图1所示：
3.2加药装置自动控制原理图
为了能够实现加药装置的自动控制，需对应的设计加药装置自动控制原理图，经过设计加药装置的自动控制电路，原理图如图2所示：
自动控制原理如下：当溶液箱液位较低时，低于D10，此时，D10和D11常闭节点闭合，F1电磁阀得电打开溶液进水阀F1，给溶液箱补水，J1继电器也同时得电，J1常开节点闭合，随着进水的增加，液位超过D10时，D10常闭节点断开，J1自保持。随着进水的继续增加，当水位超过D11时，D11常闭节点断开，F1电磁阀失电，此时关闭溶液进水阀F1，停止给溶液箱补水，同时J1继电器失电，J1常开节点打开，常闭节点闭合。
J1常闭节点闭合前，时间继电器SJ1未得电，SJ1延时开启的常闭触电闭合，当J1常闭节点闭合后，时间继电器SJ1得电，SJ1延时开启的常闭触电会延时T1（15min）后断开，此时J2继电器得电，J2常开触点闭合，交流接触器CJ得电，CJ常开触点闭合，启动搅拌机QJB搅拌15min，同时，时间继电器SJ1得电，则SJ1延时闭合的常开节点延时T2（大于15min）闭合，设置T2大于T1，以保证药液在溶液箱中搅拌停止搅拌充分后再排至储液箱中。
SJ1延时闭合的常开节点延时T2（大于15min）闭合后，由于储液箱中水位较低，低于D20，因此D20和D21常闭节点闭合，使得F2电磁阀得电，启动溶液箱排液阀F2给储液箱补水，同时J3继电器得电，J3常闭节点断开，使得F1电磁阀不能得电，闭锁溶液进水阀F1的开启，J3常开节点闭合，随着储液箱水位升高，高于D20时，D20常闭节点断开，J3仍然有电即系保持，当液箱水位继续升高，高于D21时，D21常闭节点断开，此时，F2电磁阀失电，关闭溶液箱排液阀F2，J3继电器失电，J3常闭节点闭合，则F1电磁阀可得电，溶液进水阀F1开启闭锁解除，當液位低时，可给溶液箱加水，如此循环工作。
4结语
通过现场运行中发现净水系统加药装置在操作过程中不便操作、费时费力以及导致的净水系统处理的水不满足运行要求，最终影响直流安全稳定运行的问题。本文从净水系统原理，净水系统与直流运行之间联系，加药装置原理，加药装置存在的问题来进行分析，最终通过设计了一种可自动控制且相互配合的加药控制系统，通过实践，发现该方法可行、有效，彻底解决了净水系统加药装置存在的问题。
5参 考 文 献：
[1]赵婉君，高压直流输电技术[M]. 北京： 中国电力出版社，2004.
[2]林志波，钱海，王志滨等.高压直流设备基础[M].北京：中国电力出版社，2011.
[3]韩民晓，文俊，徐永海高压直流输电原理与运行（第2版）.北京：机械工业出版社，2013.
[4]中国南方电网超高压输电公司，高压直流输电现场实用技术问答 .北京： 中国电力出版社，2008.
[5]苏玉林，刘志民，熊森，怎样看懂电气二次回路图.北京： 中国电力出版社，2014.
关键词：高压直流、净水系统、阀外冷系统、自动控制、加药。
0引言
高压直流输电系统中换流阀是直流输电工程的核心设备。换流阀在运行过程中产生大量的热量，需要阀冷系统来进行散热。阀冷却系统分为内冷系统和外冷系统，内冷系统冷却换流阀设备将阀体上各元器件的发热量排除到阀厅外，保证换流阀温度在正常运行范围内，外冷系统对内冷系统进行冷却，使其温度降低到较低范围。
换流站阀外冷系统的冷却水来自站内的净水系统，净水系统的水源来自站外水库，水库水的水质由于受到季节、气候的影响会产生很大的变化，不能满足外冷水运行的要求。因此需要通过净水系统将原水通过加药、高效反应沉淀、过滤、消毒处理后，才能出水供给阀外冷系统使用。加药装置需在处理水的过程中加入混凝剂-碱式氯化铝（PAC）以及助凝剂-聚丙烯酰胺（PAM），其中碱式氯化铝（PAC）通过水解过程形成氢氧化铝凝胶，对水中的悬浮物及可溶解的杂质进行吸附，进而达到沉降的目的。
现场加药装置为纯人工操作，极为不便利，处理的水质不达标，阀外冷冷却水水质不能满足要求，长时间运行会造成阀外冷系统软化器内昂贵的树脂失效，过滤系统堵塞，工业补水泵无法正常补水，导致整个阀外冷却系统缺水，进一步导致换流站核心设备换流阀不能运行在正常温度范围内，最终严重危及高压直流输电的安全稳定运行。
1换流站净水系统原理介绍
1.1净水系统原理
本工程净水站采用原水进水经管道混合器、投加絮凝剂、进入高效沉淀器反应区同时投加助凝剂由反应搅拌机完全反应，进入斜管区由斜管分离水和泥，泥沉入设备底部由排泥阀排出体外，上清液进入到无阀过滤器处理，清液在过滤器中通过锰砂滤料过滤后变为出水输送至工业水池中。同时，在过滤过程中，当过滤器内浊度过高、出水出现水阻、阻力达到设计值时会启动虹吸反冲洗，吸出滤料上污物、冲动滤室内的滤料，把污物冲出体外，净化滤料，进而保证净水效果。
1.2加药装置原理
加药装置主要由溶液箱、储液箱、电动搅拌装置、计量泵、底盘和电气控制柜、管路及阀门等附件组成。工作原理如下：溶液箱的水引自生活水箱，手动打开溶液箱进水阀后，水进入溶液箱，手动往溶液箱加药口加入混凝剂-碱式氯化铝（PAC），通过启动溶液箱中的搅拌器后，碱式氯化铝和水在溶液箱中充分搅拌混合，然后手动打开溶液箱排液阀，使得搅拌后的液体进入储液箱，然后打开储液箱的排水阀后，通过计量泵将药液抽至沉淀池，在沉淀池中与需净化的水发生反应起到絮凝作用使泥水分离，进而起到净化作用。
2净水站加药装置存在的问题分析
首先，站内抽水、进水至溶液箱，启动搅拌机搅拌药液、排水至储液箱均需手动操作才能完成，为保证储液箱中有足够的药水送至沉淀池才能起到相应的作用，上述过程需重复不断的操作，这就需要运行人员加药时长时间在现场，花费大量的时间，工作效率极低。其次，由于加药装置的原因导致净水系统处理后的水质达不到相应的要求，有的甚至处理后的水还存有大量的凝砂，这些水通过工业补水泵流到阀外冷系统，慢慢的泥沙堵塞管道，补水流量变小，工业补水泵不能正常给喷淋水池补水，喷淋水池的液位持续下降。凝砂还会将软化罐内树脂包裹，使其不能发挥作用，导致喷淋水的电导率不断升高，这时阀冷系统将强制性排污，将喷淋水池内的水不断向外排出，极大的浪费了水资源。该问题不解决会导致阀外冷系统给内冷系统散热冷却效果降低，不能满足内冷水进阀温度和出阀温度的要求，限制了直流系统的输送功率，甚至造成永富直流双极闭锁，对电网的安全稳定造成极大威胁。
3优化及改进与优化措施
3.1加药装置改进措施
改进过程将溶液箱进水阀及溶液箱排液阀由手动阀改为电磁阀，溶液箱进水阀为F1，溶液箱出水阀为F2，并在溶液箱及储液箱上安装高液位及低液位开关，其中，D10是溶液箱的低液位开关，D11是溶液箱的高液位开关，D20是储液箱的低液位开关，D21是储液箱的高液位开关，如图1所示：
3.2加药装置自动控制原理图
为了能够实现加药装置的自动控制，需对应的设计加药装置自动控制原理图，经过设计加药装置的自动控制电路，原理图如图2所示：
自动控制原理如下：当溶液箱液位较低时，低于D10，此时，D10和D11常闭节点闭合，F1电磁阀得电打开溶液进水阀F1，给溶液箱补水，J1继电器也同时得电，J1常开节点闭合，随着进水的增加，液位超过D10时，D10常闭节点断开，J1自保持。随着进水的继续增加，当水位超过D11时，D11常闭节点断开，F1电磁阀失电，此时关闭溶液进水阀F1，停止给溶液箱补水，同时J1继电器失电，J1常开节点打开，常闭节点闭合。
J1常闭节点闭合前，时间继电器SJ1未得电，SJ1延时开启的常闭触电闭合，当J1常闭节点闭合后，时间继电器SJ1得电，SJ1延时开启的常闭触电会延时T1（15min）后断开，此时J2继电器得电，J2常开触点闭合，交流接触器CJ得电，CJ常开触点闭合，启动搅拌机QJB搅拌15min，同时，时间继电器SJ1得电，则SJ1延时闭合的常开节点延时T2（大于15min）闭合，设置T2大于T1，以保证药液在溶液箱中搅拌停止搅拌充分后再排至储液箱中。
SJ1延时闭合的常开节点延时T2（大于15min）闭合后，由于储液箱中水位较低，低于D20，因此D20和D21常闭节点闭合，使得F2电磁阀得电，启动溶液箱排液阀F2给储液箱补水，同时J3继电器得电，J3常闭节点断开，使得F1电磁阀不能得电，闭锁溶液进水阀F1的开启，J3常开节点闭合，随着储液箱水位升高，高于D20时，D20常闭节点断开，J3仍然有电即系保持，当液箱水位继续升高，高于D21时，D21常闭节点断开，此时，F2电磁阀失电，关闭溶液箱排液阀F2，J3继电器失电，J3常闭节点闭合，则F1电磁阀可得电，溶液进水阀F1开启闭锁解除，當液位低时，可给溶液箱加水，如此循环工作。
4结语
通过现场运行中发现净水系统加药装置在操作过程中不便操作、费时费力以及导致的净水系统处理的水不满足运行要求，最终影响直流安全稳定运行的问题。本文从净水系统原理，净水系统与直流运行之间联系，加药装置原理，加药装置存在的问题来进行分析，最终通过设计了一种可自动控制且相互配合的加药控制系统，通过实践，发现该方法可行、有效，彻底解决了净水系统加药装置存在的问题。
5参 考 文 献：
[1]赵婉君，高压直流输电技术[M]. 北京： 中国电力出版社，2004.
[2]林志波，钱海，王志滨等.高压直流设备基础[M].北京：中国电力出版社，2011.
[3]韩民晓，文俊，徐永海高压直流输电原理与运行（第2版）.北京：机械工业出版社，2013.
[4]中国南方电网超高压输电公司，高压直流输电现场实用技术问答 .北京： 中国电力出版社，2008.
[5]苏玉林，刘志民，熊森，怎样看懂电气二次回路图.北京： 中国电力出版社，2014.