超高压直流输电系统换流变压器运行维护总结

超高压直流输电系统已运行20a。文章对超高压换流变压器和平波电抗器的故障与缺陷进行了统计分析,得以认为非电量保护误动及套管故障是导致换流变压器和平波电抗器非计划停运的主要原因。针对其主要故障及缺陷,提出了特高压换流变压器和平波电抗器的运行维护建议,以克服超高压直流设备运行维护的不足。     

特高压换流站输电设备概述

研究表明,拟建中的800kV特高压换流站采用12脉动换流技术,换流单元有单极单换流器与单极双换流器串联两种选择,其关键影响因素是换流变压器的容量。由于结构复杂,换流变压器故障率是电力变压器的两倍,阀绕组与地以及交流绕组之间的主绝缘结构是特高压换流变压器设计的难点。连接于极线的输电设备主要有平波电抗器、滤波电容器、直流电压分压器、光学电流传感器、直流避雷器等。对于特高压而言,其最主要的问题是由于污秽引发外绝缘闪络以及由于电压分布变化导致的内绝缘故障。     

换流变压器和平波电抗器研制简介

介绍了换流变压器和平波电抗器的概况,展望了轻型直流输电技术的发展.     

我国变压器、电抗器新产品的研制与发展趋势

文章介绍了我国近几年来变压器、电抗器新产品的研制和应用情况。如750kV示范工程中的单相自耦变压器和并联电抗器,试验用单相1200kV级250MVA变压器,500kV级可调电抗并联电抗器,500kV、三相840MVA发电机用主变压器,以及±500kV国产换流变压器、平波电抗器以及滤波电抗器,背靠背换流站用换流变压器和平波电抗器等。从提高运行可靠性、满足环保性能及节能技术等方面指出了变压器类产品的发展趋势。     

对变压器类产品的需求

·720MVA及以上大容量电力变压器·换流变压器、并联电抗器和平波电抗器·220kV直降式大容量整流变压器、电炉变压器等特种变压器·高阻抗、抗短路、低损耗、低噪声、无局放、免维护、高可靠性电力变压器·具有智能保护功能的变压器·组合式变压器和预装式变电站对变压器类产品的需求     

换流变压器和平波电抗器标准立足国产化技术

《高压直流输电用换流变压器》和《高压直流输电用油浸式平波电抗器》标准研制关键是将引进技术消化吸收形成的自主技术和成功的制造经验,反映在标准制定中.新标准是在对ABB和SIEMENS引进技术进行消化、吸收、创新的基础上,结合我国三-常、三-广、贵-广等工程用±500kV和灵宝工程用换流变压器和平波电抗器的实际情况制定的.     

灵州-绍兴±800kV特高压直流输电工程主回路参数设计

特高压直流输电技术是目前解决远距离、大容量输电以及电网非同步互联的一种重要手段。主要针对灵州-绍兴±800 k V直流输电工程中的交直流系统参数、平波电抗器、换流变压器以及换流阀的多项参数进行计算,为系统设备参数的选择提供一定的参考。结合平波电抗器在电流斜率因数上的要求,选取300 m H平波电抗器并提供两种具体方案,同时对灵州换流站和绍兴换流站换流变压器的短路阻抗、相对感性电压降、容量以及直流电压限值等参数进行校核。     

西电：中国输变电装备基地——走进中国西电电气股份有限公司

为中国第一条330kV高压交流输电工程研制电力变压器、断路器和隔离开关等关键设备;为中国第一条500kV超高压交流输电工程（锦辽线）研制电力变压器等关键设备;为中国第一条750kV超高压交流输电工程研制电力变压器、电抗器、隔离开关、避雷器和电容式电压互感器等关键设备;为中国第一条±100kV直流输电工业性试验工程研制成套直流输电装备;为中国第一条±500kV超高压直流输电工程研制换流变压器、平波电抗器及换流阀等关键设备;为中国第一个直流背靠背联网工程（灵宝）提供全国产化换流阀、换流变压器和平波电抗器等关键设备;为中国第一条商业运行的跨海直流输电项目（嵊泗）提供成套设计、换流站成套设备;研制中国第一套（大冶钢厂）,第二套（张家港）静电无功补偿成套装置。     

扎鲁特——青州±800kV特高压直流换流站传导电磁干扰水平研究

文中进行了蒙东扎鲁特—青州±800 kV/10 000 MW特高压直流输电工程换流站传导电磁干扰特性的定量分析。依据现有直流工程设计方法及该项工程特点,给出了两端换流站一次设备的主要参数,给出了换流阀、换流变压器、平波电抗器和交直流滤波器的宽频等效电路。以此为基础,建立了直流换流站整体的宽频等效模型,分析了阀塔电压和电流的电磁干扰特性,研究了换流变和平波电抗器对传导电磁干扰的衰减特性,进行了不同触发角时电磁干扰特性的对比分析。文中为该特高压工程后续相关研究提供了参考。     

±1100 kV特高压直流换流站PCOV计算及影响因素分析

含换相过冲的持续运行电压峰值（peak value of the continuous operating voltage, PCOV）是决定换流站直流避雷器参考电压的一个重要参数。针对昌吉—古泉±1100 kV特高压直流工程建立了换流阀、换流变压器、平波电抗器、PLC滤波器等主设备模型,基于±1100 kV特高压换流站系统等效电路模型仿真计算了各类型直流避雷器的PCOV水平。对比公式法计算结果,PCOV水平整体上一致,最大偏差为13.4%,说明公式法计算值仍留有一定的安全裕度。基于所建立的模型进一步对PCOV计算的影响因素进行分析,结果表明,换流阀的阻尼电阻、阻尼电容、饱和电抗器铁芯电感、换流变压器漏感和平波电抗器电感对PCOV计算的影响较大。     

舟山多端柔性直流输电工程换流站内部暂态过电压

舟山多端柔性直流输电工程建成后将成为世界上第一个基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)的五端柔性直流输电工程。为研究各换流站的过电压水平,依托舟山多端柔性直流输电示范工程,详细分析了换流站交直流侧的过电压机理,建立了基于详细控制保护策略的五端柔性直流输电系统过电压仿真模型,计算了换流站联结变压器阀侧单相接地、桥臂电抗器阀侧单相接地、直流极线接地、直流平波电抗器阀侧直流母线接地和直流极间短路等故障在换流站关键设备上产生的过电压。结果表明：联结变压器阀侧交流母线上的最大过电压为360 kV;直流极线上的最大过电压为370 kV,直流平波电抗器阀侧直流母线的最大过电压为369 kV,避雷器CB和D承受的最大能量分别为1.258 MJ和1.655 MJ;星形电抗接地支路中性点上的最大过电压为188 kV;桥臂电抗器两端产生的最大过电压为235 kV。计算结果可为该工程换流站的绝缘配合研究以及相关设备的选型、试验等提供重要依据。     

±800 kV特高压直流工程创新实践

建设 ±800 kV特高压直流输电示范工程是目前国家电网公司的主要任务,目标是将中国西南部清洁的水电能源输送到东部的能源负荷中心,切实贯彻国家“西电东送”的总体能源战略政策。国家电网公司在 ±800 kV特高压直流输电示范工程的设计与建设的实践中,采用大量的不同于以往常规直流工程的新的设计理念和技术,这些新的设计特点将对后续的直流工程起到很好的借鉴作用。该文对这些特点进行详细论述,涉及方面包括主回路设计、直流主设备(包括晶闸管换流阀、换流变压器和平波电抗器等)、控制保护、提高可靠性与可用度的措施、阀厅与换流区域的优化设计、直流滤波器与直流场的特点、噪声控制、接地的设计创新、融冰的设计创新等。     

换流变和平波电抗器非电量保护动作分析

介绍了换流变和平波电抗器非电量保护配置情况。对近年来发生的由换流变和平波电抗器非电量保护动作导致的直流闭锁事件进行了统计,分析了换流变和平波电抗器非电量保护动作原因并提出整改建议。研究了换流变和平波电抗器非电量保护防误动的措施,从而进一步提升直流输电系统的运行可靠性。     

±1100kV特高压直流换流站过电压保护和绝缘配合

为合理确定±1 100 kV特高压直流换流站的绝缘水平,基于准东—成都±1 100 kV特高压直流输电工程,根据特高压换流站的绝缘配合方法,对准东换流站的绝缘配合进行了研究。根据特高压直流换流站避雷器布置基本原则,并结合现有±800 kV特高压直流换流站的绝缘配合经验,提出了±1 100 kV准东换流站的避雷器布置方案,详细分析了换流站交流侧、阀厅、直流母线和中性母线等不同区域的过电压保护策略,最后根据推荐的设备绝缘裕度确定了换流站设备的绝缘水平,直流侧1 100 kV直流极线的雷电冲击和操作冲击绝缘水平推荐为2 600 kV和2 150 kV;直流极线平波电抗器阀侧设备和高压端Y/Y换流变阀侧设备的绝缘水平建议取为一致,雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平分别为2 500 kV和2 250 kV。研究结果对换流站设备的选型和制造具有重要指导意义,将为该特高压工程建设提供重要依据。     

云广±800kV直流输电工程主回路设备参数选择

换流站主回路设备参数选择关系到整个直流输电系统的运行性能,对直流输电系统设计十分重要。文章论述了主回路参数设计选择的原则,对云广±800kV直流输电工程的换流变压器短路阻抗、换流变压器分接开关级数、平波电抗器电感值、换流阀和控制系统参数等关键参数进行了选择,并强调主回路设备参数是否合理需要通过主回路稳态特性计算来进行校核。     

换流变压器绝缘结构分析

换流变压器的绝缘结构是换流变压器的核心技术,关系到换流变压器和直流输电系统的安全运行.换流变压器在直流系统中的特殊工况,决定了其主绝缘、阀侧出线装置承受了不同于交流变压器的电压作用.笔者从换流变压器绝缘结构中承受的电压入手,分析了绝缘结构中电压分布以及不同绝缘材料在不同电压下的作用与配合.随着特高压直流输电技术的发展及...     

HVDC换流变压器技术及现场维修情况

介绍了高压直流输电（HVDC）变压器及平波电抗器的磁芯设计、高压直流绕组设计、导线引出端（换流阀绕组）、直流套管设计方案，举例说明了高压换流变压器的制造过程与传统变压器制造过程的不同。并通过高压换流变压器试验，说明如材料、环境等条件对直流工作的影响。最后介绍了一些高压换流变压器的现场维修经验。     

换流变电站可听噪声频谱分析与控制技术

换流变电站可听噪声对作业人员职业健康具有一定的影响。为了将作业人员职业接触噪声控制在可接受的水平,对国内不同电压等级换流变电站内换流变压器、换流阀厅、平波电抗器、交流滤波器等作业人员职业接触噪声进行了现场测量与频谱分析。结果表明,换流变电站噪声能量主要集中在中低频,50 Hz偶数倍频上线谱声压级突出,频率集中在100～1 000 Hz频率范围内,除阀厅在高频部位能量仍然较高外,其他作业场所噪声在频率高于5 kHz后,声压级几乎下降至50 dB以下。基于此特点,从声源控制、隔声控制与人员防护3个方面提出了噪声控制措施。     

±800 kV特高压直流换流站二次设备回路传导电磁干扰特性

对±800kV特高压直流换流站二次设备回路传导电磁干扰特性进行了分析,为采取相关电磁干扰防护措施提供依据。建立了包括换流阀、换流变、平波电抗器和交直流滤波器在内的直流换流站一次回路宽频等效电路,分析了各运行工况下一次回路传导电磁干扰特性,结合所建立的电流互感器和二次电缆宽频模型,进行了不同工况下二次回路传导电磁干扰特性的分析,研究了电缆长度、负载率等对电磁干扰特性的影响。     

换流变压器在极性反转下的瞬态电场分布特性研究

对换流变压器器身主绝缘建立了瞬态电场计算模型,分别对绝缘介质进行了各向同性线性或非线性与各向异性线性或非线性计算分析。得到了实际换流变压器模型在极性反转试验电压下绝缘结构中瞬态电场变化的分布规律,为准确进行换流变压器绝缘结构设计提供了有价值的应用结论。