国家电网公司直流融冰试验取得成功

2008年11月29日,国家电网公司在已投运的±500kV三峡送出龙泉—政平直流系统成功进行了超高压直流输电系统融冰方式试验,一直处于研究阶段的融冰运行方式在实际工程得到了验证,填补了国内外超高压直流融冰方式运行的空白,丰富了直流线路防冰抗冰反事故技术措施,对今后直流线路防冰抗冰工作具有重要意义。11月29日,先后进行了融冰方式启动、模拟线路故障再起动、模拟单极故障停运、全压运行下电流升至额定3000A运行、全压运行下5%过负荷运行、一极降压一极全压不对称运行、双极降压运行等试验,各项试验性能指标正常。试验结果表明,改进后,龙政直流输电系统可以安全可靠运行在融冰方式,即一极以额定电流甚至过负荷电流进行正送、另一极以额定电流甚至过负荷电流进行反送,两极输送的功率基本抵消,电源侧仅需提供15~20万kW的融冰功率即可实现原先需要满功率运行才能实现的熔冰效果。试验期间对直流线路的测温结果也表明了额定电流运行可以有效提高线路的温升,在环境温度10~19℃的情况下,导线平均温升6~8℃。继11月29日龙政直流现场试验取得圆满成功之后,11月30日又成功进行了宜华直流融冰方式试验。公司计划12月2日将对江城直流进行现场融...     

输电线路柔性直流融冰技术

为直流融冰技术在电网中的应用提出了一种新型柔性直流融冰技术。通过分析输电线路结冰情况的等效模型并研究融冰时的热交换过程,针对220kV输电线路计算出了线路融冰所需的保线电流和最大电流值。按计算结果的需求设计了基于可关断器件的新型柔性直流融冰电源。论述了该电源的主电路拓扑及其功率单元的等效电路,并对其相关的融冰控制策略进行了分析和研究。最后研制出一台全控直流融冰装置样机,并进行了现场试验。试验结果表明,该融冰装置可对直流输出电压进行柔性调节,融冰时的网侧谐波含量较低,在试验中仅3.16%。     

全桥MMC型直流融冰技术功率模块直流电容电压纹波分析

对一种基于全桥型MMC的直流融冰装置的功率模块直流侧电压进行了分析研究,推导出了功率模块直流侧电压波动和直流融冰电流、电压调制比、模块直流电容值之间的关系公式。并在此基础上推导出了该电压波动的最大值。为全桥MMC型融冰装置的设计、计算提供了理论依据。在PSCAD环境下建立了全桥MMC型直流融冰装置的仿真模型,对所推导的公式进行仿真验证,并且在一台工业样机上进行了试验,仿真和试验的结果验证了所推导公式的正确性。     

基于12脉动整流技术的500kV输电线路融冰装置实现

500kV输电线路多采用分裂导线,因此常规的交流融冰方法难以提供足够的融冰电流。为解决500kV覆冰线路的融冰问题,提出了基于12脉动整流技术的高电压、大电流直流融冰方案。并根据500kV输电线路长度的多样性,采用了多档位调压、直流输出方式灵活组合的线路融冰方法。数学理论分析和系统仿真计算表明该方法能够满足不同长度的500kV输电线路的融冰电流需求。根据湖南500kV变电站线路参数,研制了满足15～50km的500kV线路融冰需要的大功率直流融冰装置,并进行了现场运行试验。试验结果为:现场试验波形与设计仿真波形一致,验证了系统模型仿真和理论分析的正确性;500kV线路导线温度从初始31.3°C升至42.9°C,温升11.6°C,温升明显;且直流融冰装置运行正常。试验结果表明,该方法可满足500kV分裂导线的融冰电流需要,电流热效应明显,可较好解决超高压输电线路的覆冰问题。     

并联交流电缆异常发热情况分析

<正>直流融冰技术作为一种新型有效的除冰方式克服了交流融冰方式的技术限制,已在电力系统中得到应用。2009年1月使用移动式直流融冰装置对500kV复兴变电站复沙Ⅰ线50km的4×300架空线路进行了模拟融冰试验,试验线路在3200A大电流运行半小时后线路温升     

直流支撑电容器的纹波电流影响其温升的研究

直流支撑电容器是变流器不可缺少的重要部分,直流支撑电容器的运行温度会影响使用寿命。为此,需要研究纹波电流对其温升的影响。首先,以直流支撑电容器为研究对象,研究了直流支撑电容器的发热功率、纹波电流对温升的影响。进而,通过对试品基于单一频率电流的温升试验和发热功率计算,以验证纹波电流对温升的影响。结果表明:纹波电流的数值和频率影响直流支撑电容器的温升;直流支撑电容器的温升与其纹波电流方均根值的平方成正比关系,与纹波电流的频率成反比关系;直流支撑电容器的温升还与损耗角正切成正比关系,与其散热面积、外壳散热系数成反比关系。     

直流融冰装置试验现状及改进对策

研究采用新研制的移动式试验装置对直流融冰装置进行大电流升流试验的可行性。分析采用纯电感负载对直流融冰装置进行大电流试验时存在的问题,研究一种直流融冰装置的移动式试验装置。通过仿真对该试验装置的参数进行了优化设计,并对直流融冰装置分别接纯电感负载和改进负载进行大电流升流试验情况分析、对比,验证了新试验装置的可行性。新试验装置能够对移动式及固定式直流融冰装置进行现场升流试验,并具有灵活性、普适性的特点,可节约变电站空间,避免重复投资。     

基于直流注入的三相感应电动机等效负载热试验研究

基于直流注入的等效负载试验是确定三相感应电动机温升的一种间接方法,具有无需在电机轴端耦合机械负载、能耗低等优势。根据这一原理设计了一套具有交、直流供电回路的24工位热试验装置。装置在供给电机交流电的同时,注入连续且电流可调的直流电流,增加在电机绕组上的电流有效值,实现等效负载,从而完成电机的热试验。试验表明：直流注入等效负载法标准偏差稍大于直接负载法试验标准偏差,不确定度在可接受范围内。该装置可用于电机加速热老化试验,分析其绝缘性能,获得电机的预期寿命。     

电压源和电流源混合型融冰技术及其控制策略

为了弥补全桥MMC融冰装置受IGBT器件限制融冰电流有限和晶闸管型直流融冰技术给交流系统带来谐波和感性无功功率的问题,提出了一种混合型融冰技术,它由全桥MMC换流器技术和晶闸管整流型直流融冰技术组成,两种技术装置共同提供线路融冰电流,全桥MMC换流器同时作为有源滤波器滤除并补偿晶闸管型直流融冰装置所产生的谐波和无功功率,并可以灵活地进行零功率定电流试验。对提出的这种混合型融冰技术工作原理进行了详细的阐述,设计了它的控制策略,并搭建了该技术的PSCAD仿真模型进行全系统的仿真研究,其结果表明该技术具有可行性和优越性。     

特高压直流输电线路分段直流融冰方案

针对融冰线路一般不是全线覆冰的情况,提出了在重冰区线路下方建设分段直流融冰站的分段直流融冰方案。融冰距离取100km,通过对特高压直流线路大截面导线融冰电流范围和融冰时间的计算,确定融冰电流为12 000A,所需融冰功率153MW。为满足融冰功率的需求,提出了分段直流融冰站所需交流电源的电压等级为220kV。最后设计了2套24脉动整流电路并联的分段直流融冰装置,并对装置的设备参数进行了设计选型。通过Matlab仿真软件对特高压直流线路的分段直流融冰进行仿真,结果表明设计的装置其融冰电流可达10 980A,且输出电压为24脉动,总谐波畸变率(THD)仅0.83%,验证了该方案的可行性。     

直流融冰技术在贵州电网的应用

以贵州电网为例,介绍了贵州电网采用的直流融冰技术的原理和系统,分析了所安装的直流融冰装置并介绍了贵州电网实施的大电流温升试验以及4次现场融冰情况。给出直流融冰技术带来的经济效益和社会效益,证明了直流融冰技术在贵州电网的应用是成功的。     

输电线路直流短路融冰的临界电流分析

根据导线覆冰后短路融冰的物理过程,分析直流融冰的基本条件,通过融冰的热平衡过程分析,建立直流临界融冰条件的物理数学模型,提出计算冰面温度和临界融冰电流的方法,分析影响冰面温度和临界融冰电流的因素,并在人工气候室对建立的模型和提出的方法进行了试验验证,试验结果和计算结果基本吻合。分析计算和试验结果表明:在进行直流短路融冰时,融冰电流必须大于临界融冰电流,并根据覆冰和环境条件合理选择融冰电流;临界融冰电流是冰面温度、导线直径和覆冰厚度的函数,冰面温度决定了临界融冰电流,冰面温度与风速、覆冰厚度、导线直径和环境温度等均有关;覆冰厚度虽对临界融冰电流有影响,但不明显,影响临界融冰电流的主要因素是环境温度和风速。     

国内首套500kV移动融冰装置在湖南电网试验成功

[本刊讯]2008年12月7日,国家电网公司在湖南复兴变至益阳电厂Ⅲ回500kV线路上成功进行了移动式直流融冰装置融冰试验,线路规格为LGJ-4×300。试验融冰电流从0A起以500A/min速度升至4200A,维持4200A稳定运行50rain后线路最高温度达到50℃,温升39℃,试验线路、金具、接头和直流融冰装置各设备运行正常,各项试验数据达到设计要求,试验取得圆满成功。     

500kV线路可移动直流融冰装置的研制和实现

输电线路在冬季覆冰会对电网造成严重的破坏.针对中国典型气象条件,计算了500 kV输电线路融化覆冰所需的电流,并结合该计算结果及融冰装置的使用特点,提出了实现500 kV输电线路可移动直流融冰装置的技术方案.在确定技术方案及设计原则的基础上,描述了该方案的实现过程,并给出了该装置对500kV输电线路进行融冰的试验结果.结果表明该装置输出电流达到4kA,线路温升超过40℃,满足500 kV输电线路的融冰需要.     

可减小输入侧谐波及输出电压可调的融冰装置

针对农配网线路线型复杂且各种线型所需融冰电流取值范围差异较大的特点,设计并测试了一种输出直流电压可调的融冰装置。将直流斩波原理与整流原理相结合,使设计的装置可根据不同负载输出不同的直流融冰电流。同时,引入二阶定K型滤波器以减小直流斩波引起的输入电流谐波畸变率,并利用融冰导线所含的电感代替斩波电路所需的平波电抗器以减小融冰装置体积与重量。根据设计制作了装置样机,并对其进行了仿真与实验测试。仿真结果表明,加入LC电路后,该装置可将输入电流谐波总畸变率从65.74%降为31.08%,也能减小部分输入电流。实际实验中,加入LC电路的装置输入电流谐波总畸变率30.14%,波形与仿真结果基本一致,验证了提出的设计方案的可行性。     

基于模块化多电平换流器的直流融冰装置馈线潮流控制仿真

本文对基于模块化多电平换流器(MMC)的直流融冰装置进行功能拓展,利用其整流侧对称的拓扑将其延展为双端柔性互联装置,接入配电网对馈线潮流进行控制,灵活改变交流系统电压、电流使其满足上层功率指令变化,并在其中一侧交流系统发生短时电压波动时由对侧方向交流系统提供一定的无功支撑,在提高配电网供电可靠性的同时也提高了设备的利用率.首先对基于模块化多电平换流器的直流融冰装置拓扑及直流侧整流系统的控制方式进行设计并加以说明,进而在仿真平台搭建实际双端柔性互联装置模型,通过改变功率参考值及暂时电压波动得到过渡过程的电压、电流波形,验证直流融冰装置在融冰期外作为柔性互联装置实现馈线潮流控制的有效性.     

基于某换流站集装箱式融冰穿墙套管涡流事故分析

某换流站为提升输电线路冬季抗击冰雪灾害能力,在站内装设了一套额定容量为75 MW,额定输出电流为5000 A的直流融冰装置.针对零功率试验时套管处温升过高的问题,结合该换流站集装箱式融冰装置穿墙套管的温升异常情况,通过ANSYS电磁仿真软件,对温升异常、涡流损耗进行分析,提出集装箱壁和穿墙套管安装板的整改方案.整改完毕后现场重新升流检测无异常,证明该方案可解决箱式大电流穿墙套管温升异常问题.     

特高压干式平波电抗器损耗与热点温升计算及试验研究

为综合分析特高压直流输电用干式平波电抗器的损耗与温升,获得其热点位置与热点温升,文中推导了平波电抗器各个包封中直流电流损耗与谐波电流损耗分布的计算方法。针对一台±800 kV/4 000 A特高压干式平波电抗器,分析了加载等效直流电流的温升试验工况下电抗器的损耗分布与实际运行中包含谐波损耗的损耗分布的差异。对温升试验工况下特高压干式平波电抗器的温度场进行了计算,获得其温升分布,通过相应的温升试验,验证了仿真计算结果的可靠性;最后,比较了运行工况与温升试验工况下特高压干式平波电抗器的温升分布的差异。结果表明:简单地应用等效直流温升试验来研究平波电抗器热点温升的方法是不合理的;应该大力研究混频电流的加载,提高温升试验的精确度。     

直流融冰技术的研究及应用

通过对目前常用的一些融冰方法介绍分析可知,直流融冰方法是最理想、有效的方法。分析了直流融冰技术的基本理论,计算出不同类型线路的融冰电流和所需电源容量。设计出容量不同的固定式和移动式融冰装置用于不同电压等级的交流线路融冰。根据计算的南方电网典型高压直流输电系统的线路融冰保线电流,提出了不改变主回路结构采用一极功率正送,另一极功率反送的运行方式对直流线路进行保线的方法。借助实时数字仿真系统解决了高肇直流输电工程线路保线运行方式的关键技术。研究成果成功应用于高肇直流输电工程中,保障了系统在冬季覆冰时的安全可靠运行。     

全桥MMC型直流融冰换流阀损耗特性分析研究

在此对全桥模块化多电平换流器(MMC)型直流融冰装置的损耗特性进行了深入分析研究。基于该融冰技术的基本工作原理,推导出了MMC中电力电子器件(模块)的损耗计算公式,为装置的散热设计提供了一个有力的理论依据。最后结合一个全桥MMC型直流融冰装置实际工程进行了损耗分析计算。