靈州-紹興特高壓工程:引領(lǐng)成套設(shè)計中國標(biāo)準(zhǔn)

發(fā)布時間: 2016-05-25   來源:中國電力報

  

  紹興換流站交流場、交流濾波器場低壓電抗、電阻、電容元件,布局整齊緊湊,節(jié)省了大量空間。王旋 攝

  目前,±800千伏靈州—紹興特高壓直流輸電工程即將投運,由國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院(簡稱“國網(wǎng)經(jīng)研院”)負(fù)責(zé)的特高壓直流工程成套設(shè)計取得突破,進(jìn)一步確立了我國在特高壓直流工程輸電技術(shù)方面的引領(lǐng)地位。通過國網(wǎng)經(jīng)研院直流成套設(shè)計咨詢中心設(shè)計團(tuán)隊的努力,該工程成套設(shè)計在無功補償與控制策略、接入750千伏系統(tǒng)、交流濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計、不同技術(shù)路線設(shè)備之間的接口、首次接入交流750千伏的直流800千伏閥廳設(shè)計等方面取得了實質(zhì)性突破,大大提高了工程國產(chǎn)化率,提升了我國輸變電制造業(yè)自主創(chuàng)新能力。

  5月4日,位于浙江諸暨市次塢鎮(zhèn)的±800千伏靈州—紹興特高壓直流輸電工程紹興換流站內(nèi)一派繁忙景象,工作人員有條不紊地對各項電力設(shè)施進(jìn)行最后的調(diào)試。在調(diào)試現(xiàn)場,來自國網(wǎng)經(jīng)研院直流設(shè)計咨詢中心設(shè)備處的工作人員季一鳴告訴記者,為了保障工程調(diào)試的順利進(jìn)行,她已經(jīng)在現(xiàn)場參加聯(lián)合調(diào)試兩周,此次雙極低端換流器順利啟動,標(biāo)志著紹興換流站雙極低端系統(tǒng)帶電調(diào)試正式開始,工程具備接收電能條件。

  據(jù)了解,作為我國“加快推進(jìn)大氣污染防治行動計劃12條重點輸電通道”之一,±800千伏靈州—紹興特高壓直流工程將有效承接西北風(fēng)電和太陽能等新能源,每年減排二氧化碳4375萬噸,每年減排二氧化硫18.5萬噸,在全國范圍內(nèi)能源資源優(yōu)化配置、節(jié)能減排和霧霾治理中發(fā)揮重要作用。該工程采用了1250平方毫米世界較大截面導(dǎo)線,每千公里的輸電損耗僅為2.79%,建成后將是世界上單位輸電距離損耗最低的直流輸電工程之一。

  作為國家電網(wǎng)公司直流特高壓輸電工程的技術(shù)支撐部門,國網(wǎng)經(jīng)研院直流技術(shù)咨詢中心負(fù)責(zé)梳理總結(jié)常規(guī)直流工程及已投運特高壓直流工程成套設(shè)計的經(jīng)驗和運行成果,負(fù)責(zé)落實“國家電網(wǎng)公司防止直流換流站單、雙極強(qiáng)迫停運21項反事故措施”。目前,±800千伏靈州—紹興特高壓直流工程即將順利投運,是國網(wǎng)經(jīng)研院直流成套設(shè)計團(tuán)隊創(chuàng)新成果的匯聚。

  標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計與可靠性并行

  成套設(shè)計是特高壓直流示范工程設(shè)計建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是直流關(guān)鍵技術(shù)和核心成果的集成,是工程的總體技術(shù)方案,是實現(xiàn)直流工程整體功能的技術(shù)基礎(chǔ)。該工程目前的技術(shù)水平究竟如何,它的直接效益體現(xiàn)在何處?

  “±800千伏靈州—紹興特高壓直流工程作為第一條接入交流750千伏的±800千伏直流成套設(shè)計項目,雙極額定輸送功率800萬千瓦,輸電距離1720千米,工程靜態(tài)投資211億元,同比這么長距離大功率的采用交流500千伏系統(tǒng)輸電,投資更省,線路走廊占用更少?!眹W(wǎng)經(jīng)研院直流成套設(shè)計咨詢中心主任陳東介紹說。

  在接到國家電網(wǎng)公司的任務(wù)后,國網(wǎng)經(jīng)研院立即組織精兵強(qiáng)將,針對工程首次實現(xiàn)特高壓直流接入750千伏交流的技術(shù)開展重點研究,全面開展特高壓直流工程成套設(shè)計,確保工程可靠性、經(jīng)濟(jì)性和建設(shè)進(jìn)度。

  經(jīng)過幾個月的努力,國網(wǎng)經(jīng)研院直流技術(shù)咨詢中心形成成套設(shè)計研究報告28冊,其中,包括:《主回路參數(shù)設(shè)計》、《過電壓與絕緣配合研究》、《無功功率補償與控制研究》、《交流濾波器定值研究》、《交流濾波器分組容量優(yōu)化研究》、《直流控制保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計》等關(guān)鍵技術(shù)報告和成套設(shè)計書5冊。同時,完成靈州站和紹興站主設(shè)備技術(shù)規(guī)范共47冊,包括:《換流閥設(shè)備技術(shù)規(guī)范》、《換流變壓器設(shè)備技術(shù)規(guī)范》、《平波電抗器設(shè)備技術(shù)規(guī)范》、《直流開關(guān)設(shè)備技術(shù)規(guī)范》等,聯(lián)調(diào)試驗報告6冊,為工程主設(shè)備采購提供詳細(xì)的技術(shù)支撐。

  國網(wǎng)經(jīng)研院直流中心作為國內(nèi)首個采用全3D技術(shù)完成直流換流站設(shè)計的負(fù)責(zé)單位,多項設(shè)計成果均為國內(nèi)首創(chuàng)。此次,該工程閥廳設(shè)計作為首次接入交流750千伏的直流換流站800千伏閥廳設(shè)計,既是目前國內(nèi)第一個,目前世界上首個,也是由國網(wǎng)經(jīng)研院獨立完成的。

  此外,國網(wǎng)經(jīng)研院還負(fù)責(zé)該工程的控制保護(hù)聯(lián)調(diào)實驗,即:在工程用的控制保護(hù)設(shè)備運至現(xiàn)場前,預(yù)先在實驗室通過搭建好的閉環(huán)實時數(shù)字仿真系統(tǒng)進(jìn)行一系列試驗,以測試控制保護(hù)系統(tǒng)的功能、性能及與其他二次系統(tǒng)的接口。國網(wǎng)經(jīng)研院直流中心共負(fù)責(zé)完成該工程控制保護(hù)聯(lián)調(diào)實驗1422項,發(fā)現(xiàn)并消除重要技術(shù)問題22個。這對于保障工程順利推進(jìn),提高直流工程運行可靠性具有重要意義。

  設(shè)計過程中,國網(wǎng)經(jīng)研院直流中心嚴(yán)格落實國家電網(wǎng)公司防止直流換流站單、雙極強(qiáng)迫停運21項反事故措施和國家電網(wǎng)公司18項電網(wǎng)重大反事故措施,分析總結(jié)±800千伏哈密—鄭州工程、±800千伏溪洛渡左岸—浙江金華工程的調(diào)試經(jīng)驗,并及時在成套設(shè)計和技術(shù)規(guī)范中落實,依托工程開展了《提高交直流混合電網(wǎng)安全穩(wěn)定性工作方案》部分研究,成果在成套設(shè)計中得到了應(yīng)用;依托工程編制了《±800千伏特高壓直流輸電工程換流站工程改進(jìn)完善措施》和《防止直流工程閉鎖改進(jìn)措施專題手冊》,成為特高壓直流工程設(shè)計的指導(dǎo)性文件。

  直流輸電首次接入750千伏系統(tǒng)

  ±800千伏靈州—紹興特高壓直流工程起于寧夏銀川。近幾年,寧夏電網(wǎng)新能源裝機(jī)呈爆發(fā)式增長,寧夏電力通過建設(shè)750千伏堅強(qiáng)主環(huán)網(wǎng)、開發(fā)新能源功率預(yù)測系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等舉措,在電網(wǎng)運行中逐步緩解新能源并網(wǎng)及消納帶來的壓力。但由此也帶來了該工程直流成套設(shè)計需要解決的一個新的技術(shù)問題,即:±800千伏特高壓直流系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)接入750千伏交流系統(tǒng)。

  國網(wǎng)經(jīng)研院該工程直流成套設(shè)計項目負(fù)責(zé)人──直流設(shè)計咨詢中心設(shè)備處處長張濤博士說:“目前,±800千伏特高壓直流網(wǎng)側(cè)接入500千伏交流系統(tǒng)已有多個工程建設(shè)和運行經(jīng)驗,但直接接入750千伏交流系統(tǒng)目前尚為世界首次。”

  張濤介紹,研究分析表明,±800千伏特高壓直流接入750千伏交流電網(wǎng)時,需解決系統(tǒng)穩(wěn)定、濾波器設(shè)計、空氣凈距選取等基礎(chǔ)性科研問題,同時還要攻克換流站內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備(如:換流變壓器、交流濾波器斷路器、組合電器等)的研制等難題。

  在這些難題中,首先需要完成網(wǎng)側(cè)750千伏換流變壓器的設(shè)計。張濤強(qiáng)調(diào),對于±800千伏靈州—紹興直流工程,送端換流站換流變網(wǎng)側(cè)直接接入750千伏,要求鐵路運輸,尺寸重量限制嚴(yán)格。國網(wǎng)經(jīng)研院需要研究750千伏網(wǎng)側(cè)出線結(jié)構(gòu)和有限尺寸下的換流變整體絕緣設(shè)計問題,并保證內(nèi)部電氣強(qiáng)度裕度。通過組織有關(guān)單位、專家反復(fù)研究討論,確定了網(wǎng)側(cè)750千伏特高壓換流變的主要技術(shù)參數(shù),避免了分接開關(guān)研制難題。國網(wǎng)經(jīng)研院在保證絕緣裕度的前提下,通過優(yōu)化油箱和線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計,使換流變尺寸滿足鐵路運輸要求。

  國網(wǎng)經(jīng)研院同時搭建仿真模型,根據(jù)規(guī)劃中特高壓直流工程750千伏濾波器小組斷路器實際存在極端工況的仿真計算結(jié)果,考慮設(shè)備實際制造能力,確定恢復(fù)電壓值為2100千伏,提出了斷路器恢復(fù)電壓的試驗標(biāo)準(zhǔn)以及試驗方法,制定了加裝合閘電阻抑制合閘涌流方案,推薦采用1500歐的合閘電阻,并提出了相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)。

  在750千伏交流濾波器設(shè)計時,國網(wǎng)經(jīng)研院多次組織設(shè)計單位和設(shè)備廠家進(jìn)行深入研究,創(chuàng)造性地提出采用雙橋差不平衡電流保護(hù)方案,提高了不平衡電流保護(hù)的靈敏性和可靠性。

  國網(wǎng)經(jīng)研院在設(shè)計網(wǎng)側(cè)接入750千伏換流變的交流空氣間隙與閥廳時,提出換流變壓器網(wǎng)側(cè)套管適當(dāng)偏心布置方案。與以往所有特高壓直流輸電工程巡視走道設(shè)計方案不同,國網(wǎng)經(jīng)研院提出了兩種通長式巡視走道設(shè)計方案,并對巡視走道至閥塔的空氣間隙取值進(jìn)行了優(yōu)化,有效地控制了閥廳寬度。

  換流站綜合損耗創(chuàng)新低紀(jì)錄

  “創(chuàng)新”是國網(wǎng)經(jīng)研院的企業(yè)價值理念之一,也是國網(wǎng)經(jīng)驗院直流技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊的力量源泉。工程的創(chuàng)新,不僅是在技術(shù)層面上,更體現(xiàn)在施工應(yīng)用等全方位。

  “工程首次提出并研究交流濾波器預(yù)裝式方艙方案,實現(xiàn)濾波器的就地控制,節(jié)省控制樓建筑面積;交流濾波器小組數(shù)目優(yōu)化,均為四大組、16小組,節(jié)約占地和工程投資;研究了不同技術(shù)路線換流變壓器接入同一12脈動換流器的可行性?!闭劦皆摴こ痰闹庇^建設(shè)施工創(chuàng)新成果,國網(wǎng)經(jīng)研院直流技術(shù)咨詢中心的換流站處處長吳方劼博士一口氣說了出來。

  據(jù)了解,靈州站和紹興站的交流濾波器小組數(shù)目分別由工程可研收口的20組和19組均優(yōu)化到16組,大幅度降低了交流濾波器的損耗,減少了換流站占地。同時,換流站高低端換流變壓器運輸時按共軌設(shè)計,大大優(yōu)化了換流變廣場尺寸。此類設(shè)計優(yōu)化舉措對于需要開山建站的紹興換流站優(yōu)化占地面積,減少挖填方工程量具有重要意義。

  在工程中,國網(wǎng)經(jīng)研院直流成套設(shè)計團(tuán)隊通過優(yōu)化變壓器設(shè)計、降低換流變短路阻抗損耗等手段,使靈州站比短路阻抗優(yōu)化前損耗降低4.1%,控制到僅比哈密換流站(短路阻抗20%)增大9%的水平。紹興換流站換流變短路阻抗損耗比±800千伏哈密—鄭州工程降低5%。

  ±800千伏靈州—紹興工程首次研發(fā)并應(yīng)用75豪亨的平波電抗器,靈州站平波電抗器損耗為3050千瓦,比±800千伏哈密—鄭州工程降低5.3%,紹興站損耗為2440千瓦,比±800千伏哈密—鄭州工程降低11%。

  國網(wǎng)經(jīng)研院降低晶閘管的通態(tài)電壓降,降低導(dǎo)通損耗、改善晶閘管的開通特性,降低擴(kuò)散損耗、降低閥主回路導(dǎo)體電阻(增大導(dǎo)體截面積、降低接觸電阻等措施)降低導(dǎo)通損耗、降低串聯(lián)電容交流耦合電路的阻性元件阻值和非導(dǎo)通期間閥兩端的電壓,降低阻尼損耗、研制反向恢復(fù)期電荷更優(yōu)化的晶閘管降低關(guān)斷損耗。靈州換流站閥損耗比±800千伏哈密—鄭州工程降低1%,紹興換流站閥損耗比±800千伏哈密—鄭州工程降低3%。

  在成套設(shè)計之初,國家電網(wǎng)公司相關(guān)負(fù)責(zé)人就提出:要注重設(shè)計功能的完善性,滿足運行維護(hù)的安全性和方便性;注重設(shè)計方案的合理性,滿足施工的方便性;學(xué)習(xí)借鑒優(yōu)秀工程的經(jīng)驗,把創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)精品工程的要求落實到每個局部設(shè)計方案的細(xì)節(jié)上;高度重視特高壓工程的經(jīng)濟(jì)性。從目前來看,國網(wǎng)經(jīng)研院直流成套設(shè)計團(tuán)隊成功貫徹了這些設(shè)計指導(dǎo)理念,在滿足這些要求同時,推動了大國工程中的“中國標(biāo)準(zhǔn)”落地。

      關(guān)鍵詞: 特高壓,成套設(shè)計

阿里云ECS服務(wù)器

稿件媒體合作

  • 我們竭誠為您服務(wù)!
  • 我們竭誠為您服務(wù)!
  • 電話:010-58689070

廣告項目咨詢

  • 我們竭誠為您服務(wù)!
  • 我們竭誠為您服務(wù)!
  • 電話:010-63415404

投訴監(jiān)管

  • 我們竭誠為您服務(wù)!
  • 電話:010-58689065