本發(fā)明屬于換流閥鉑電極除垢領(lǐng)域，具體涉及一種適用于特高壓直流換流閥鉑電極電化學(xué)除垢方法。

背景技術(shù)：

特高壓直流輸電承擔(dān)著大型能源基地電力外送和跨區(qū)域聯(lián)網(wǎng)重任，是實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化配置的重要手段，事關(guān)大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，確保其長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行意義重大。換流閥是特高壓直流輸電的核心設(shè)備，換流閥水冷系統(tǒng)是換流閥的一個(gè)重要組成部分，它將閥體上各元器件的功耗發(fā)熱量排放到閥廳外，保證晶閘管運(yùn)行溫度在正常范圍，對(duì)換流閥的安全運(yùn)行起著十分重要的作用。鉑電極安裝在換流閥內(nèi)冷卻水系統(tǒng)的水管中，用于控制水管中冷卻水的電壓分布，確保各部位電壓分布均勻，防止局部出現(xiàn)過(guò)壓導(dǎo)致水管爆裂或者元器件損壞。目前在運(yùn)直流工程中，ABB和西門(mén)子等主流廠(chǎng)家的換流閥內(nèi)冷水系統(tǒng)均安裝有鉑電極，然而換流閥冷卻水路將閥塔內(nèi)各個(gè)不同電位的晶閘管散熱片、水冷電阻、水冷電抗器連接起來(lái)，不同電位的金屬件之間的水路容易產(chǎn)生泄露電流(3-5mA)，導(dǎo)致晶閘管兩側(cè)的鋁制散熱片電解腐蝕，電解產(chǎn)生的鋁離子慢慢沉積在鉑電極上，造成鉑電極表面結(jié)垢，結(jié)垢嚴(yán)重會(huì)改變冷卻水的電壓分布，對(duì)換流閥設(shè)備的運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。以天廣直流中的廣州換流站為例，從2005年8月至2006年2月先后發(fā)生了6次換流器元件損毀和漏水故障，對(duì)故障元件的檢查發(fā)現(xiàn)，鉑電極結(jié)垢造成的散熱不良是導(dǎo)致故障的直接原因。

因此，鉑電極的除垢一直是高壓直流換流閥運(yùn)行維護(hù)中的一項(xiàng)重要工作，垢的主要成分為Al₂O₃，不溶于普通酸堿，較難除去，傳統(tǒng)的除垢方法有：(1)人工除垢，即利用停電檢修期間人工拆下結(jié)垢電極，然后用抹布用力抹掉污垢，此法除垢徹底，為當(dāng)前最主要方法，但是耗時(shí)較長(zhǎng)，換流閥一般有上千支鉑電極，人工除垢工作量巨大，而停電檢修時(shí)間有限，不能將全部電極除垢，經(jīng)濟(jì)效益很差；(2)化學(xué)藥劑清洗，即用專(zhuān)用配方的酸液清洗電極上的結(jié)垢，但是換流閥為貴重精密設(shè)備，酸液會(huì)造成其他零部件損傷，風(fēng)險(xiǎn)太大，此法目前應(yīng)用較少。綜上所述，目前還沒(méi)有很好的方法對(duì)換流閥鉑電極進(jìn)行有效除垢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的的缺陷，提供一種特高壓直流換流閥鉑電極電化學(xué)除垢方法，解決特高壓直流換流閥鉑電極除垢效率低、耗時(shí)長(zhǎng)、除垢不徹底，以及化學(xué)法可能對(duì)設(shè)備產(chǎn)生損傷的難題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種特高壓直流換流閥鉑電極電化學(xué)除垢方法，包括以下步驟：

(1)在特高壓換流站的換流閥內(nèi)冷水系統(tǒng)停止工作期間，確保內(nèi)冷水系統(tǒng)充滿(mǎn)水；

(2)將閥塔底部的鉑電極分別連接恒電位儀的陰極和陽(yáng)極接線(xiàn)端進(jìn)行電化學(xué)極化，極化完畢排出含垢的水。

步驟(1)將換流閥內(nèi)冷水系統(tǒng)頂部進(jìn)水母管排氣閥打開(kāi)排氣直至出水為止，確保內(nèi)冷水系統(tǒng)充滿(mǎn)水。

步驟(1)確保內(nèi)冷水系統(tǒng)充滿(mǎn)水后，打開(kāi)內(nèi)冷水系統(tǒng)氮?dú)夤奚系膲毫φ{(diào)節(jié)閥，使膨脹罐維持一定壓力(0.5～1.0MPa)，然后迅速關(guān)閉內(nèi)冷水系統(tǒng)主循環(huán)泵進(jìn)口和出口閥門(mén)，然后進(jìn)行步驟(2)的電化學(xué)極化。

步驟(2)調(diào)節(jié)恒電位儀電壓100～500mV，對(duì)鉑電極進(jìn)行電化學(xué)極化，極化時(shí)間為5～8min。

步驟(2)從閥塔底部開(kāi)始，將換流閥鉑電極按照1、2、3....編號(hào)，然后將編號(hào)為1、2的兩個(gè)鉑電極分別連接恒電位儀的陰極和陽(yáng)極接線(xiàn)端進(jìn)行電化學(xué)極化；然后將編號(hào)為2、3的兩個(gè)鉑電極分別連接恒電位儀的陰極和陽(yáng)極接線(xiàn)端進(jìn)行電化學(xué)極化，以此類(lèi)推進(jìn)行后續(xù)編號(hào)鉑電極的電化學(xué)極化。

步驟(2)所有鉑電極進(jìn)行電化學(xué)極化完畢后，打開(kāi)閥塔底部排水管，利用氮?dú)鈮毫退闹亓ρ杆倥懦龊傅乃?。含垢的水排空后?.5～0.6MPa氮?dú)獯祾吖艿?0～15min?；謴?fù)閥塔底部排水管，打開(kāi)主循環(huán)泵進(jìn)、出口閥門(mén)，內(nèi)冷水系統(tǒng)按照正常運(yùn)行時(shí)滿(mǎn)水，除垢完畢。

本發(fā)明除垢的技術(shù)原理是利用恒電位儀對(duì)結(jié)垢的鉑電極施加一定范圍的電壓進(jìn)行電化學(xué)極化，作為陰極的鉑電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)：2H⁺+2e→H₂，在鉑金基體與垢界面處生成大量的氫氣，氫氣達(dá)到一定壓力促使垢層破裂和脫落，從而達(dá)到除垢的目的。此外作為陽(yáng)極的鉑電極發(fā)生電化學(xué)和水解反應(yīng)：

2H₂O→O₂+4H⁺+4e，6H⁺+Al₂O₃→2Al³⁺+3H₂O

陽(yáng)極失電子產(chǎn)生氫離子，氫離子與垢的主要成分發(fā)生反應(yīng)將垢溶解，也達(dá)到除垢的目的，最后利用帶壓力的水將垢沖洗排出。

本發(fā)明的有益效果是：

1)批量除垢，不用逐一拆、安裝鉑電極，省事省力，比人工除垢快，總耗時(shí)短，除垢效率高；

2)通過(guò)陽(yáng)極、陰極電化學(xué)反應(yīng)除垢，除垢徹底；

3)無(wú)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿性液體進(jìn)入內(nèi)冷水系統(tǒng)，不用大量拆除正式系統(tǒng)，安全可靠，風(fēng)險(xiǎn)小；

4)操作簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，應(yīng)用前景廣闊。

具體實(shí)施方式：

以下結(jié)合實(shí)施例旨在進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。

以某±500kV換流站為例，說(shuō)明兩個(gè)具體實(shí)施例。

實(shí)施例1

(1)在某±500kV換流站的換流閥內(nèi)冷卻水系統(tǒng)年度停電檢修期間，將換流閥內(nèi)冷水系統(tǒng)頂部進(jìn)水母管排氣閥打開(kāi)排氣直至出水為止，確認(rèn)內(nèi)冷水系統(tǒng)充滿(mǎn)水；

(2)打開(kāi)內(nèi)冷水系統(tǒng)氮?dú)夤奚系膲毫φ{(diào)節(jié)閥，使膨脹罐壓力維持在0.5MPa，然后迅速關(guān)閉內(nèi)冷水系統(tǒng)主循環(huán)泵進(jìn)口和出口閥門(mén)；

(3)從極I-Y/Δ-B閥塔底部開(kāi)始，將換流閥結(jié)垢鉑電極按照1、2、3....依次編號(hào)，然后將1、2兩個(gè)鉑電極分別連接恒電位儀的陰極和陽(yáng)極接線(xiàn)端；

(4)調(diào)節(jié)恒電位儀電壓100mV，對(duì)鉑電極進(jìn)行電化學(xué)極化，極化時(shí)間為8min；

(5)然后將2、3兩個(gè)鉑電極分別連接恒電位儀的陰極和陽(yáng)極接線(xiàn)端，重復(fù)步驟(4)，以此類(lèi)推進(jìn)行3、4......；

(6)所有結(jié)垢鉑電極極化完后，拆開(kāi)閥塔底部排水管，利用氮?dú)鈮毫退闹亓ρ杆倥懦龊傅乃?，水排空后?.5MPa氮?dú)獯祾吖艿?0min；

(7)恢復(fù)閥塔底部排水管，打開(kāi)主循環(huán)泵進(jìn)、出口閥門(mén)，內(nèi)冷水系統(tǒng)按照正常運(yùn)行時(shí)滿(mǎn)水，除垢完畢。

實(shí)施例2

(1)同實(shí)例1(1)；

(2)打開(kāi)內(nèi)冷水系統(tǒng)氮?dú)夤奚系膲毫φ{(diào)節(jié)閥，使膨脹罐壓力維持在1.0MPa，然后迅速關(guān)閉內(nèi)冷水系統(tǒng)主循環(huán)泵進(jìn)口和出口閥門(mén)；

(3)從極II-Y/Y-A閥塔底部開(kāi)始，將換流閥結(jié)垢鉑電極按照1、2、3....依次編號(hào)，然后將1、2兩個(gè)鉑電極分別連接恒電位儀的陰極和陽(yáng)極接線(xiàn)端；

(4)調(diào)節(jié)恒電位儀電壓500mV，對(duì)鉑電極進(jìn)行電化學(xué)極化，極化時(shí)間為5min；

(5)同實(shí)例1(5)；

(6)所有結(jié)垢鉑電極極化完后，拆開(kāi)閥塔底部排水管，利用氮?dú)鈮毫退闹亓ρ杆倥懦龊傅乃?，水排空后?.6MPa氮?dú)獯祾吖艿?5min；

(7)同實(shí)例1(7)。