近日,由中國(guó)能建東北院設(shè)計(jì)、國(guó)產(chǎn)自主研發(fā)的世界首臺(tái)首套交流可控自恢復(fù)消能裝置在內(nèi)蒙±800千伏扎魯特?fù)Q流站建成投運(yùn)。該裝置能夠有效抑制電網(wǎng)暫態(tài)過(guò)電壓水平,顯著提高換流站直流輸送功率,大幅提升魯固直流送電能力。
內(nèi)蒙古±800千伏扎魯特?fù)Q流站
攻關(guān)!劍指特高壓電網(wǎng)難題
目前,特高壓建設(shè)正由高速建設(shè)向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變,提升特高壓直流輸電工程的本質(zhì)安全、輸送効率及社會(huì)效益的需求日漸凸顯。
但在一部分特高壓直流工程的運(yùn)行中發(fā)現(xiàn),當(dāng)大功率運(yùn)行方式下發(fā)生雙極直流故障(如:雙極換相失敗、雙極閉鎖、雙極線路重啟動(dòng))時(shí),直流功率中繼期間交流系統(tǒng)和交流濾波器會(huì)發(fā)生大量過(guò)剩無(wú)功,對(duì)交流骨干網(wǎng)絡(luò)造成超過(guò)系統(tǒng)控制水平的暫態(tài)過(guò)電壓,會(huì)危及大量電力設(shè)備安全及電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
魯固直流于2017年建成投運(yùn),起于內(nèi)蒙古扎魯特旗,止于山東青州市,工程額定輸送功率10000兆瓦,是東北電網(wǎng)向山東電網(wǎng)送電的重要通道。
“經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn),如果扎魯特?fù)Q流站輸送容量超過(guò)6500兆瓦,就容易出現(xiàn)暫態(tài)過(guò)電壓超過(guò)控制水平的現(xiàn)象。所以扎魯特?fù)Q流站輸送容量被限制在6500兆瓦,極大地影響了魯固直流的輸電能力。”東北院項(xiàng)目經(jīng)理劉輝介紹說(shuō)。
可控自恢復(fù)消能裝置
為了克服這一難題,中國(guó)能建東北院聯(lián)合國(guó)網(wǎng)經(jīng)研院、特高壓設(shè)備制造廠家許繼集團(tuán)對(duì)可控自恢復(fù)消能裝置設(shè)計(jì)開(kāi)展專(zhuān)題研究,從產(chǎn)品技術(shù)路線論證、工程設(shè)計(jì)、制造工藝及等效試驗(yàn)方法等方面開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),僅用8個(gè)月的時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了該裝置從理論研究到具備工程條件,成功研制出世界首套交流可控自恢復(fù)消能裝置。
該裝置接入扎魯特?fù)Q流站后,采用給定的控制策略,可以作為快速“抑制器”,有效限制換相失敗、雙極閉鎖、單極閉鎖這三種故障引起的交流母線暫態(tài)過(guò)電壓水平,顯著提高大直流輸送功率,全面提升大直流系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
優(yōu)化!完美接入換流站系統(tǒng)
為了使首臺(tái)交流可控自恢復(fù)消能裝置成功接入扎魯特?fù)Q流站,東北院項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對(duì)該裝置的一系列特點(diǎn)開(kāi)展了專(zhuān)題研究,進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
“為了確保該裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行,我們?cè)O(shè)計(jì)了一套有針對(duì)性的保護(hù)系統(tǒng),可以對(duì)固定元件、受控元件、控制開(kāi)關(guān)以及控制保護(hù)裝置自身進(jìn)行故障診斷和保護(hù),保證可控自恢復(fù)消能裝置能夠根據(jù)系統(tǒng)指令可靠、快速動(dòng)作,并確保可控自恢復(fù)消能裝置的安全運(yùn)行。”劉輝介紹說(shuō)。
可控自恢復(fù)消能裝置(夜景)
由于扎魯特站在系統(tǒng)中的重要地位,停電施工窗口期短暫,突如其來(lái)的疫情又給項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)帶來(lái)配合上的困難。但是,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難、多措并舉、辛勤奮戰(zhàn),在兩個(gè)月內(nèi)超標(biāo)準(zhǔn)完成了全部圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工作。
由于是超規(guī)模擴(kuò)建,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)大量前期工程的設(shè)計(jì)接口進(jìn)行復(fù)核,重新規(guī)劃了接線及設(shè)計(jì)方案;由于布置空間受限,加之設(shè)備內(nèi)部存在多個(gè)電壓等級(jí),在電氣校驗(yàn)距離非常緊張的情況下,合理優(yōu)化了設(shè)備的布置方案;由于設(shè)計(jì)方案與設(shè)備研發(fā)實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行,為加快設(shè)備型式試驗(yàn)進(jìn)度,采用“開(kāi)天窗”的方式確認(rèn)設(shè)備,有效保證了設(shè)備及時(shí)完成出廠驗(yàn)收;設(shè)備元件采用冗余設(shè)計(jì),大幅提升了裝置的運(yùn)行可靠性。
經(jīng)過(guò)科學(xué)精心的設(shè)計(jì)、新設(shè)備的高效研發(fā)和歷時(shí)90天的工程建設(shè),終于實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首次在換流站內(nèi)加裝可控自恢復(fù)消能裝置。該項(xiàng)技術(shù)方案先進(jìn),技術(shù)領(lǐng)先,得到業(yè)主單位和行業(yè)專(zhuān)家的一致好評(píng),對(duì)于后續(xù)換流站工程具有重要的示范意義。
工程的成功投運(yùn),將極大地提升魯固直流送電能力,從而增強(qiáng)東北地區(qū)新能源消納能力,保障山東電力供應(yīng),提高魯固直流利用效率和經(jīng)濟(jì)效益,提升清潔能源利用水平,助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。