CN106277213A - 一种特高压直流换流阀铂电极电化学除垢方法 - Google Patents

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徐松
刘凯
冯兵
查方林
吴俊杰
周舟
王凌
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Electric Power Research Institute of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种特高压直流换流阀铂电极电化学除垢方法，包含如下步骤：(1)在特高压换流站的换流阀内冷水系统停止工作期间，确保内冷水系统充满水；(2)将阀塔底部的铂电极分别连接恒电位仪的阴极和阳极接线端进行电化学极化，极化完毕排出含垢的水。本发明可以进行批量除垢、比人工除垢快、除垢效率高、除垢彻底、安全可靠、风险小、操作简单、价格低廉，应用前景广阔。

Description

一种特高压直流换流阀铂电极电化学除垢方法
技术领域
本发明属于换流阀铂电极除垢领域，具体涉及一种适用于特高压直流换流阀铂电极电化学除垢方法。
背景技术
特高压直流输电承担着大型能源基地电力外送和跨区域联网重任，是实现能源优化配置的重要手段，事关大电网安全稳定运行，确保其长期安全可靠运行意义重大。换流阀是特高压直流输电的核心设备，换流阀水冷系统是换流阀的一个重要组成部分，它将阀体上各元器件的功耗发热量排放到阀厅外，保证晶闸管运行温度在正常范围，对换流阀的安全运行起着十分重要的作用。铂电极安装在换流阀内冷却水系统的水管中，用于控制水管中冷却水的电压分布，确保各部位电压分布均匀，防止局部出现过压导致水管爆裂或者元器件损坏。目前在运直流工程中，ABB和西门子等主流厂家的换流阀内冷水系统均安装有铂电极，然而换流阀冷却水路将阀塔内各个不同电位的晶闸管散热片、水冷电阻、水冷电抗器连接起来，不同电位的金属件之间的水路容易产生泄露电流(3-5mA)，导致晶闸管两侧的铝制散热片电解腐蚀，电解产生的铝离子慢慢沉积在铂电极上，造成铂电极表面结垢，结垢严重会改变冷却水的电压分布，对换流阀设备的运行造成严重影响。以天广直流中的广州换流站为例，从2005年8月至2006年2月先后发生了6次换流器元件损毁和漏水故障，对故障元件的检查发现，铂电极结垢造成的散热不良是导致故障的直接原因。
因此，铂电极的除垢一直是高压直流换流阀运行维护中的一项重要工作，垢的主要成分为Al2O3，不溶于普通酸碱，较难除去，传统的除垢方法有：(1)人工除垢，即利用停电检修期间人工拆下结垢电极，然后用抹布用力抹掉污垢，此法除垢彻底，为当前最主要方法，但是耗时较长，换流阀一般有上千支铂电极，人工除垢工作量巨大，而停电检修时间有限，不能将全部电极除垢，经济效益很差；(2)化学药剂清洗，即用专用配方的酸液清洗电极上的结垢，但是换流阀为贵重精密设备，酸液会造成其他零部件损伤，风险太大，此法目前应用较少。综上所述，目前还没有很好的方法对换流阀铂电极进行有效除垢。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的的缺陷，提供一种特高压直流换流阀铂电极电化学除垢方法，解决特高压直流换流阀铂电极除垢效率低、耗时长、除垢不彻底，以及化学法可能对设备产生损伤的难题。
本发明的技术解决方案是：
一种特高压直流换流阀铂电极电化学除垢方法，包括以下步骤：
(1)在特高压换流站的换流阀内冷水系统停止工作期间，确保内冷水系统充满水；
(2)将阀塔底部的铂电极分别连接恒电位仪的阴极和阳极接线端进行电化学极化，极化完毕排出含垢的水。
步骤(1)将换流阀内冷水系统顶部进水母管排气阀打开排气直至出水为止，确保内冷水系统充满水。
步骤(1)确保内冷水系统充满水后，打开内冷水系统氮气罐上的压力调节阀，使膨胀罐维持一定压力(0.5～1.0MPa)，然后迅速关闭内冷水系统主循环泵进口和出口阀门，然后进行步骤(2)的电化学极化。
步骤(2)调节恒电位仪电压100～500mV，对铂电极进行电化学极化，极化时间为5～8min。
步骤(2)从阀塔底部开始，将换流阀铂电极按照1、2、3....编号，然后将编号为1、2的两个铂电极分别连接恒电位仪的阴极和阳极接线端进行电化学极化；然后将编号为2、3的两个铂电极分别连接恒电位仪的阴极和阳极接线端进行电化学极化，以此类推进行后续编号铂电极的电化学极化。
步骤(2)所有铂电极进行电化学极化完毕后，打开阀塔底部排水管，利用氮气压力和水的重力迅速排出含垢的水。含垢的水排空后用0.5～0.6MPa氮气吹扫管道10～15min。恢复阀塔底部排水管，打开主循环泵进、出口阀门，内冷水系统按照正常运行时满水，除垢完毕。
本发明除垢的技术原理是利用恒电位仪对结垢的铂电极施加一定范围的电压进行电化学极化，作为阴极的铂电极发生电化学反应：2H++2e→H2，在铂金基体与垢界面处生成大量的氢气，氢气达到一定压力促使垢层破裂和脱落，从而达到除垢的目的。此外作为阳极的铂电极发生电化学和水解反应：
2H2O→O2+4H++4e，6H++Al2O3→2Al3++3H2O
阳极失电子产生氢离子，氢离子与垢的主要成分发生反应将垢溶解，也达到除垢的目的，最后利用带压力的水将垢冲洗排出。
本发明的有益效果是：
1)批量除垢，不用逐一拆、安装铂电极，省事省力，比人工除垢快，总耗时短，除垢效率高；
2)通过阳极、阴极电化学反应除垢，除垢彻底；
3)无强酸、强碱性液体进入内冷水系统，不用大量拆除正式系统，安全可靠，风险小；
4)操作简单，价格低廉，应用前景广阔。
具体实施方式：
以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
以某±500kV换流站为例，说明两个具体实施例。
实施例1
(1)在某±500kV换流站的换流阀内冷却水系统年度停电检修期间，将换流阀内冷水系统顶部进水母管排气阀打开排气直至出水为止，确认内冷水系统充满水；
(2)打开内冷水系统氮气罐上的压力调节阀，使膨胀罐压力维持在0.5MPa，然后迅速关闭内冷水系统主循环泵进口和出口阀门；
(3)从极I-Y/Δ-B阀塔底部开始，将换流阀结垢铂电极按照1、2、3....依次编号，然后将1、2两个铂电极分别连接恒电位仪的阴极和阳极接线端；
(4)调节恒电位仪电压100mV，对铂电极进行电化学极化，极化时间为8min；
(5)然后将2、3两个铂电极分别连接恒电位仪的阴极和阳极接线端，重复步骤(4)，以此类推进行3、4......；
(6)所有结垢铂电极极化完后，拆开阀塔底部排水管，利用氮气压力和水的重力迅速排出含垢的水，水排空后用0.5MPa氮气吹扫管道10min；
(7)恢复阀塔底部排水管，打开主循环泵进、出口阀门，内冷水系统按照正常运行时满水，除垢完毕。
实施例2
(1)同实例1(1)；
(2)打开内冷水系统氮气罐上的压力调节阀，使膨胀罐压力维持在1.0MPa，然后迅速关闭内冷水系统主循环泵进口和出口阀门；
(3)从极II-Y/Y-A阀塔底部开始，将换流阀结垢铂电极按照1、2、3....依次编号，然后将1、2两个铂电极分别连接恒电位仪的阴极和阳极接线端；
(4)调节恒电位仪电压500mV，对铂电极进行电化学极化，极化时间为5min；
(5)同实例1(5)；
(6)所有结垢铂电极极化完后，拆开阀塔底部排水管，利用氮气压力和水的重力迅速排出含垢的水，水排空后用0.6MPa氮气吹扫管道15min；
(7)同实例1(7)。

Claims (9)

1.一种特高压直流换流阀铂电极电化学除垢方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在特高压换流站的换流阀内冷水系统停止工作期间，确保内冷水系统充满水；
(2)将阀塔底部的铂电极分别连接恒电位仪的阴极和阳极接线端进行电化学极化，极化完毕排出含垢的水。
2.根据权利要求1所述的特高压直流换流阀铂电极电化学除垢方法，其特征在于，步骤(1)将换流阀内冷水系统顶部进水母管排气阀打开排气直至出水为止，确保内冷水系统充满水。
3.根据权利要求1或2所述的特高压直流换流阀铂电极电化学除垢方法，其特征在于，步骤(1)确保内冷水系统充满水后，打开内冷水系统氮气罐上的压力调节阀，使膨胀罐维持一定压力，然后迅速关闭内冷水系统主循环泵进口和出口阀门，然后进行步骤(2)的电化学极化。
4.根据权利要求3所述的特高压直流换流阀铂电极电化学除垢方法，其特征在于，使膨胀罐压力维持在0.5～1.0Mpa。
5.根据权利要求1所述的特高压直流换流阀铂电极电化学除垢方法，其特征在于，步骤(2)调节恒电位仪电压100～500mV，对铂电极进行电化学极化，极化时间为5～8min。
6.根据权利要求1或5所述的特高压直流换流阀铂电极电化学除垢方法，其特征在于，步骤(2)从阀塔底部开始，将换流阀铂电极按照1、2、3....编号，然后将编号为1、2的两个铂电极分别连接恒电位仪的阴极和阳极接线端进行电化学极化；然后将编号为2、3的两个铂电极分别连接恒电位仪的阴极和阳极接线端进行电化学极化，以此类推进行后续编号铂电极的电化学极化。
7.根据权利要求1所述的特高压直流换流阀铂电极电化学除垢方法，其特征在于，步骤(2)所有铂电极进行电化学极化完毕后，打开阀塔底部排水管，利用氮气压力和水的重力迅速排出含垢的水。
8.根据权利要求7所述的特高压直流换流阀铂电极电化学除垢方法，其特征在于，含垢的水排空后用0.5～0.6MPa氮气吹扫管道10～15min。
9.根据权利要求7或8所述的特高压直流换流阀铂电极电化学除垢方法，其特征在于，恢复阀塔底部排水管，打开主循环泵进、出口阀门，内冷水系统按照正常运行时满水，除垢完毕。
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