一种晶闸管换流阀技术改造及工程应用

当前特高压直流输电容量越来越大,±800 k V/5 000 A特高压直流输电工程的额定容量已经达到8 000 MW,规划建设的后续±1 100 k V特高压直流工程容量可达11 000 MW,传输容量在受端电网所占容量比重也越来越高。在当前受端电网"弱交强直"的基本局面下,特高压直流输电工程运行的可靠性尤为重要。国家电网公司在运直流输电工程存在多种换流阀方案,近年来,某国外品牌技术路线特高压换流阀在运行过程中出现多次事故,给电网安全稳定运行带来极大影响,因此亟需对该方案换流阀进行技术改造,以提升其运行的稳定性和可靠性。结合工程实际,详细阐明改造方案,围绕其关键问题——晶闸管触发检测单元设计的缺陷,给出改造意见,并对相配套的阻尼电阻和阀模块绝缘配合重新进行设计,为验证改造方案的可行性,给出验证结果及型式试验结论。工程投运结果表明,改造后换流阀可靠性得到提高。     

±1 100 kV特高压直流输电换流阀运行试验研究

随着电网电压等级和传输容量的提高,特高压直流输电工程的电压等级也随之提高, 研发更高电压等级、更高容量直流输电线路及相关设备的需求也更加迫切。为此,国网智能电网研究院完成了±1100 kV特高压直流换流阀的研制。对±1 100 kV特高压直流换流阀运行试验项目和实际试验参数进行全面介绍,阐述了换流阀合成试验方法,并展示了试验波形。试验结果表明,该±1 100 kV/5 000 A特高压直流换流阀样机顺利通过试验考核,设计合理。     

±1100kV特高压直流输电工程换流阀研发产品运行试验

随着向家坝—上海、云南—广东等多项±800 kV特高压直流输电工程的顺利建成,中国在特高压直流输电线路的建设和工程运行过程中积累了丰富的经验。为了满足中国国民经济的飞速发展对电力能源的需求,建设更大输送容量的直流工程将成为下一步直流输电工程建设发展的必然趋势,而系统电压等级的提高又对换流阀产品性能提出了更高要求。用于±1 100 kV特高压直流输电工程的换流阀产品,其单级晶闸管元件运行试验最高触发电压和恢复电压分别达到5.5 kV和3.3 kV,试验电流和短路故障电流分别为5 332 A和50 kA。为保证系统运行安全,换流阀产品在投运之前,必须通过型式试验对其性能进行验证。西安高压电器研究院有限责任公司利用换流阀运行试验合成回路,模拟±1 100 kV特高压直流输电工程用换流阀在实际运行中的各种工况,完成了试品阀的运行型式试验,并对得到的试验数据进行了分析,为±1 100 kV特高压换流阀产品的设计、制造及工程运行和试验标准的制定提供了参考依据。     

±800 kV特高压直流锡盟站换流阀运行试验及特殊试验

±800 kV锡盟—泰州特高压直流输电工程是中国大气污染防治行动计划的12个重点项目之一,换流站直流额定电压±800 kV,额定电流6 250 A,输电能力达到1万MW,是世界上第1条千万千瓦级的特高压直流输电工程。为保障直流输电系统运行的安全性与可靠性,在换流阀安装投运前产品必须通过型式试验的验证。西安高压电器研究院利用换流阀运行试验合成回路,模拟特高压直流输电工程用换流阀在实际运行中的各种工况,完成了锡盟站晶闸管阀的运行型式试验和附加特殊试验,验证了锡盟工程换流阀的设计可靠性,相关试验数据为晶闸管和换流阀的生产商及相关技术人员提供了设计参考。     

±800 kV特高压直流输电用6英寸大功率晶闸管换流阀

现如今,中国有多条±800 kV特高压直流输电项目正在建设或正在规划之中。较高的输电电压及其较高的稳态、瞬态过压而产生的晶闸管换流阀绝缘设计难点已在云南—广东±800 kV/5 000 MW直流输电工程中得到了研究和解决,但是在向家坝—上海特高压直流输电±800 kV/6 400 MW工程中,必须采用更大功率的晶闸管,才能满足额定电流4 000 A的要求。为了满足实际工程需要,基于硅片的新一代6英寸大功率晶闸管应运而生,同时,为了满足更高直流电流的要求,在晶闸管换流阀设计中,应用了相关新的设计技术。笔者介绍了向家坝—上海特高压直流输电工程中复龙站晶闸管换流阀设计,包括阀的结构、电气设计、机械设计、阀内部电器件选择等,另外,对6英寸晶闸管的特点作了介绍。复龙站换流阀型式试验已分别在德国西门子、中国西安高压电器研究院有限责任公司完成,试验结果表明,基于6英寸晶闸管的向家坝—上海±800 kV特高压直流输电工程复龙站换流阀设计可靠,可保证向家坝—上海输电工程复龙站换流阀的长期、可靠运行。     

特高压直流输电系统晶闸管换流阀和换流变压器设计审核及验证(英文)

中国目前正在建设两个打破世界纪录的特高压直流输电工程,一是±800kV5000MW云南—广东直流输电工程,二是±800kV6400MW向家坝—上海直流输电工程。KEMA作为独立监理参与了这两项工程。文章叙述了为这两项直流输电工程所做的±800kVUHVDC晶闸管换流阀和换流变压器设计审核和验证遇到的一些技术问题。从设计审核和验证中发现,UHVDC换流变压器由于其模块设计而比晶闸管换流阀更具挑战性。KEMA对晶闸管换流阀和换流变压器的试验方法提出了一系列建议。     

特变电工研发的高端换流变压器成功下线

正近日,特变电工为"哈密至郑州特高压直流输电工程"研发的高端换流变压器,成功下线并运往哈密,这是我区首批自主研制、生产的高端换流变压器。哈密--郑州特高压直流输电线路是"疆电外送"重点工程,也是全球输送距离最远、输电容量最大的直流输电工程,特变电工作为这一工程输变     

世界上容量最大的特高压换流阀成功投运

<正>国庆前夕,锡盟—泰州工程历时四天的大负荷试验以及168h试运行全部顺利结束,中国西电集团所属企业西电电力系统为该工程制造了世界首个10GW/6250A特高压换流阀。该试验的顺利完成标志着我国特高压直流输电10GW工程正式投运,这也是目前世界范围内输送容量最高、输送电流最大的特高压直流输电工程,在世界直流输电史上具有里程碑意义。     

锦屏—苏南±800kV特高压直流工程晶闸管换流阀

换流阀是特高压直流输电工程中主要关键设备,其设计的可靠性直接影响直流系统的安全可靠运行。文中介绍了锦屏—苏南±800 kV特高压直流工程晶闸管换流阀主要技术参数。主要从电压应力、电流应力、水冷系统、晶闸管参数4个方面和先前投运的向家坝—上海±800 kV特高压直流工程晶闸管换流阀进行了对比分析。验证了锦屏—苏南特高压直流工程晶闸管换流阀整体性能比向家坝—上海±800 kV直流工程有所提升,可以长期安全可靠运行;同时也为后续±800 kV特高压直流工程换流阀的设计和制造奠定了良好的基础。     

高压直流输电系统逆变侧阀饱和电抗器电气应力研究

为分析特高压直流输电工程中,逆变侧换流阀饱和电抗器的电气应力及损耗特性,建立了带反向恢复特性晶闸管模型和非线性饱和电抗器模型的高压直流输电逆变侧12脉动换流阀仿真模型。以锦屏—苏南±800kV/4 750 A直流输电工程使用的A5000换流阀为基础,计算了A5000换流阀工作在逆变状态时的电气应力和饱和电抗器损耗。结果表明,逆变侧换流阀承受较高的开通电压,电抗器的开通损耗远高于整流侧。但由于逆变侧换流阀承受较低的关断应力与断态应力,逆变侧的饱和电抗器损耗与整流侧总体相当。A5000换流阀可以在逆变状态下安全运行。     

±800kV特高压换流阀运行试验系统研发

根据特高压直流输电工程发展的需要,研发了6500A/50kV特高压换流阀运行试验系统。参照云广±800kV直流输电工程的系统设计,介绍特高压工程运行试验的预期参数和论述试验系统原理;依据IEC60700-1和GB/T20990.1高压直流输电换流阀电气试验标准,在新研发的运行试验系统上实现了能够满足特高压换流阀要求的全套运行试验项目。     

6250A/±800kV特高压直流换流阀设计

当前我国在运的直流输电工程额定电流最高5 000A,额定功率最高8 000MW。更大容量的2个6 250A直流输电工程已经开工建设。换流阀是高压直流输电的核心设备,介绍了即将应用于某直流工程的6 250A/±800kV特高压换流阀的主要技术参数、电气设计方案、结构设计方案以及阀控系统设计方案等,并重点介绍针对电流提升的优化设计。优化后的6 250A/±800kV换流阀性能优良、可靠性高,满足工程应用要求。     

±800kV特高压直流换流站阀厅金具的结构特点

±800 kV特高压直流换流站阀厅工程设计中,换流阀与换流变压器及穿墙套管之间采用管型母线连接方式,设备连接需采用特殊的管型母线连接金具。笔者通过对向家坝—上海、锦屏—苏南±800 kV特高压直流输电工程换流站阀厅金具的结构介绍,阐述了阀厅金具的整体结构特点,分析了金具的载流量和耐热性、防电晕特性、机械强度的可靠性、外形尺寸以及连接形式等要求。通过实例介绍了5种常用的阀厅金具的结构细节及特点,为哈密南—郑州及溪洛渡—浙江等特高压换流站阀厅金具设计提供参考和借鉴。     

向家坝—上海特高压直流输电换流阀塔水路的分析

纵观目前国内已投运和在建的18个直流输电工程,关于直流停运的事故原因中,由于直流输电换流阀水冷系统故障而停运几乎占到所有事故原因的1/3。笔者主要通过对800 kV向家坝—上海直流输电工程复龙站换流阀塔内水路结构改进的描述,以及分析向家坝—上海直流输电换流阀中与贵州—广东500 kV直流输电换流阀的区别,希望能够对今后直流输电换流阀的设计提供一些经验和方法。     

特高压直流输电换流阀运行试验的预期参数

在直流输电工程中换流阀作为核心设备至关重要,目前在特高压直流输电领域针对换流阀的试验标准有待制定,对其特性考核还缺乏依据。特高压直流输电集成了当今世界先进技术,随着特高压直流输电电网在中国的建设,面临大量新的课题和研究工作。为此,依照向家坝-上海、云南-广东特高压直流工程的系统设计,参照现有高压直流输电标准,对换流阀在特高压直流输电系统运行状态下的各种特性、各种运行工况进行分析计算,提出运行试验的预期参数。与±500 kV工程参数进行对比,为特高压直流输电换流阀运行试验系统的建设提供参考。     

锡盟—泰州±800kV/6250A特高压直流输电换流阀优化设计及型式试验

锡盟-泰州直流输电工程是世界上首个将±800 kV直流输电容量由8 000 MW提升到10 000 MW,额定电流提升至6 250 A直流输电工程。介绍了该工程泰州站6 250 A换流阀组件主要技术参数,并重点介绍6 250 A换流阀电抗器通流的优化设计,阻尼回路优化设计,光纤冗余触发系统优化设计,组件水路优化设计。优化后的±800 kV/6 250 A换流阀通过型式试验,满足工程应用要求。     

一种±800kV直流换流阀技术改进方案及验证

哈密—郑州±800 kV直流输电工程哈密南换流站极Ⅱ低端换流阀技术改进工程是国内首次对国外品牌换流阀进行技术改进的工程。首先对原国外品牌换流阀的技术缺陷及相应技术改进方案进行了介绍。然后对工程现场分系统调试、站系统调试和系统调试等方案的设计和主要创新点进行梳理。最后对工程现场调式情况进行了介绍,结果显示,改进后的换流阀直流均压电阻运行温度显著降低,晶闸管状态检测机制更加完善。试验中未出现保护误动作或故障跳闸等错误,未出现换相失败等异常问题,改进后的换流阀性能参数满足工程设计要求。     

特高压直流换流阀电抗器端子发热问题探析

在电力的传输过程中,传输距离越长,电能损耗越大,对于这个问题,可以通过提高电压的方式进行解决,高压乃至特高压输电技术也因此得到了发展。就目前而言,高压直流输电中的直流电流已经达到了5 000 A,在提高输电效率、减少电能损耗的同时,也使得一些核心通流器件的设计裕度越来越小,偶尔还会出现换流阀电抗器端子过热的问题,影响输电安全。对特高压直流换流阀电抗器端子的发热问题进行深入探究,提出相应的解决策略。     

±800kV换流阀组件内关键部位电位分布测量与分析

随着±500 k V直流输电工程在中国电网上的可靠运行,直流输电的节能性、可靠性、稳定性得到验证;随着多项±800 k V特高压直流输电工程的顺利建成,中国在特高压直流输电线路的建设和工程运行中积累了丰富的经验。直流输电发展趋势向着超高电压、大电流(3 000~4 500 A)方向发展,超高电压、大电流的直流输电换流阀的制造主要依靠国外技术。为了研制超高电压、大电流的直流输电换流阀,就必须研究超高电压、大电流的直流输电换流阀的结构、技术参数,借鉴先进技术,取长补短,研制拥有自主知识产权的新型超高电压、大电流的直流输电换流阀,满足市场需要。研究±800 k V换流阀组件内电位分布的特性,为换流阀设计提供可靠、准确的设计依据;研究测量电位分布的的方法及测试技术,为进一步研究换流阀的电位分布积累基础数据。     

±800 kV换流阀低压加压试验方法

随着直流特高压工程在远距离大功率输电方面的日渐普及,提高直流特高压工程质量成为保证电网安全稳定运行的前提和基础。换流变压器带阀组低压加压试验作为分系统调试中检验直流工程质量的核心试验项目,存在误差大、方法复杂等问题。依托特高压工程哈密南±800 k V换流站,对分系统调试中低压加压试验的内容及方法进行了详细的归纳总结,创新性优化了同步电压的获取方式,大大减小了试验误差,同时对60°以上的触发角进行了计算及测试。并结合工程现场极1低端的试验数据进行分析,说明了低压加压试验对于换流站核心设备(换流阀、换流变压器、阀控系统)的功能检测具有指导性作用,是分系统调试中不可或缺的重要环节。