特高压柔性直流输电换流阀研究取得重大成果

正随着阀端间交直流耐压试验的完成,中国西电集团所属企业西电电力系统自主研制的±800k V/5 000 MW特高压柔性直流输电换流阀顺利通过绝缘试验及运行试验,各项指标满足IEC 62501要求,这标志着目前世界上电压等级最高、容量最大的特高压柔性直流输电换流阀研制成功。该产品研制依托于南方电网科学研究院牵头的国家重点专项"高压大容量柔性直流输电关键技术研     

西电西变为酒泉-湖南±800kV特高压输电工程打造成功14台国产容量最大的换流变压器

正近日,西电西变为酒泉-湖南±800k V特高压直流输电工程研制成功7台±400k V换流变压器、7台±200k V换流变压器。这14台产品是XD品牌首次承接的网侧750k V、阀侧±400k V(±200k V)电压等级换流变压器,也是目前国产容量最大的换流变压器,各项性能指标满足或优于国家标准和技术协议的要求,技术水平达到国际领先水平,标志着西电     

±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。     

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。     

厦门±320kV/1000MW柔性直流输电换流阀及阀控制保护系统设计和工程应用

目前,世界上电压等级最高、输送容量最大的厦门±320 k V/1 000 MW柔性直流输电科技示范工程正式投运,标志着我国全面掌握高压大容量柔性直流输电关键技术和工程实施能力,实现柔性直流输电技术的国际引领。柔性直流输电是继交流输电、常规直流输电之后的新一代输电技术,在控制传输电能的同时可独立调节无功功率,柔性直流换流阀及阀控制保护系统是实现这一技术的核心设备。主要介绍厦门±320 k V/1 000 MW柔性直流输电工程中所采用的M2000型柔性直流换流阀及阀控制保护系统的设计与工程应用,证明换流阀及阀控系统设计的合理性和可靠性。     

±800kV特高压直流工程换流阀故障分析与优化设计方法

某国外技术路线换流阀在±800 k V特高压直流输电工程运行中暴露了一些技术缺陷,如逆变侧换流阀会出现换相失败、直流均压电阻运行温度(90~100℃)过高和阀基电子设备(VBE)冗余设计缺陷等。为了消除这些技术缺陷,根据理论分析和工程现场故障录波得到各技术缺陷机理,分别提出了对应的优化设计方案。提出了基于晶闸管电压幅值和电压变化率双重判据的反向恢复期保护电路,避免保护误动引起换相失败;提出了将直流均压电阻通过散热器转接板固定在原晶闸管散热器的设计方法,降低了直流均压电阻运行温度,换流阀运行试验表明各种运行工况下,直流均压电阻温度均63℃;提出了双系统运行进程实时跟随技术的VBE设计方法,有效避免单系统误判换流阀故障导致跳闸,确保VBE在运行中可无缝切换。优化设计后的换流阀在哈密-郑州±800 k V特高压直流输电工程试点应用,通过了现场系统调试和试运行。结果表明原有问题都已经解决,已经正式投入运行超过18个月,运行情况良好,进一步提高了该工程的可靠性。该优化设计方案可以进一步推广应用到其他工程。     

厦门±320kV柔性直流输电工程等效试验技术

厦门±320 k V柔性直流输电工程是世界上电压和容量最高的柔性直流输电工程,模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)阀作为其关键设备之一,运行工况复杂,承受电压电流应力高,必须通过完备的等效试验进行设计验证和运行可靠性分析。基于IEC 62501标准要求及换流阀在运行过程中的电气应力分析和运行机理研究,提出MMC阀型式试验,介绍型式试验项目和参数,并展示部分试验波形。试验结果表明,该工程换流阀顺利通过试验考核,设计合理。     

换流变压器阀侧SF6气体绝缘套管的使用和研究

正1引言在我国,高压直流输电工程不断发展,现已经投建多条±500kV和±800kV直流输电线路。换流变压器是直流输电系统中的主要设备。±400kV、±500kV、±600kV和±800kV换流变压器使用的阀侧套管均为SF_6气体绝缘套管。在运行中,阀侧套管不仅要能够承受交直流工作电压、雷电冲击及操作冲击电压,还     

银东线雷电防护线路避雷器开发与应用

为提高±660 k V电压等级直流输电线路的耐雷水平,通过对线路避雷器基本要求和结构型式的研究,从额定电压、直流参考电压、雷电冲击残压、通流容量、压力释放能力、绝缘配合和串联间隙距离等方面对±660 k V直流输电线路避雷器的关键参数进行了设计计算和试验验证,成功研制了±660 k V直流输电线路避雷器,并设计了线路避雷器的支架支撑式安装方式。研究结果表明:线路避雷器的额定电压应为±800 k V,直流参考电压应≥800k V,标称放电电流应为30 k A,雷电冲击残压应≤1 583 k V,波形为1.2/50μs的正极性雷电冲击50%放电电压应≤2 600 k V,串联间隙距离应为(1 900±100)mm,2 ms方波通流容量应为2 k A。研制的±660 k V直流输电线路避雷器已在±660 k V银川—山东直流输电线路(简称银东线)挂网应用,积累了±660 k V直流输电线路避雷器的挂网运行经验,为大规模批量应用提供了依据。     

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。     

国家电网全球能源互联网研究院

<正>特高压直流换流阀运行试验系统最大稳态电压80kV最大稳态电流6250A最大故障电流:55kA可完成±1100kV/5500A、±800kV/6250A直流换流阀的最大稳态、最大暂态、恢复期正向电压等IEC标准规定的全部运行试验,以及灵活交流输电阀运行试验。     

基于试验数据的6250A换流阀逆向校核分析

±800k V/6250A特高压直流输电工程输电电流从5000A提升至6250A对换流阀关键零部件的热特性、电气特性等均提出了新的要求,给换流阀关键零部件的研制带来巨大的挑战。为保证6250A换流阀满足直流工程设计要求,提出了一种基于试验数据的6250A换流阀逆向校核方法。通过试验数据建立换流阀关键元器件电气仿真模型,保证模型的精确性;同时,开展组件研发试验,重点考核了在最严酷工况下换流阀所有性能是否具备充足的设计裕度;最后通过仿真和试验结果对比,逆向校核6250A换流阀可靠性,保证了直流工程顺利实施。     

±800kV/6250A特高压直流换流阀的研制

随着我国东部地区用电负荷进一步增大,迫切需要开发10000MW以上特高压直流输电技术。针对直流工程核心装备,系统地介绍了6250A/±800k V特高压直流换流阀的研究工作。通过结构参数、电子辐照能量等参量的调整,开发了具有超大通流能力的晶闸管,提出了晶闸管电气特性优化方法。分析了晶闸管关断过冲电压及关断损耗的影响因素,确定了阻尼电阻、阻尼电容值,关断过冲安全情况下使晶闸管关断损耗最优化。建立了饱和电抗器等效电路模型,对优质低损耗铁心的热特性开展了仿真分析,分析结果表明电流大幅提升并未明显提高饱和电抗器铁心损耗及热点温升。建立了流体-固体耦合模型,开展了电接头热特性分析,通过巧妙设计含水路的母排,在有限空间内解决了大电流下电接头发热的问题。最后对研制的6250A/±800k V特高压直流换流阀开展了型式试验,试验结果表明换流阀各项指标优良,完全满足工程应用要求。     

±1100 kV特高压直流换流站平抗分置特性仿真研究

特高压直流输电换流站的绝缘配合对特高压直流输电系统的安全、经济运行有着重要的意义。针对±1 100 k V换流站避雷器配置方案,基于PSCAD仿真软件建立了±1 100 k V特高压直流输电系统仿真模型,并结合系统控制参数,仿真研究了平波电抗器不同布置方案对换流阀系统各关键位置最高运行电压的影响,分析了直流线路发生接地故障时最高端换流变阀侧绕组电压的变化,结果表明,采用平抗分置布置方式可使关键位置的最高运行电压降低33 k V左右(3%),使阀侧绕组电压振荡幅值减小约60 k V左右,仿真数据对于±1 100 k V换流站的过电压保护具有一定的参考意义。     

新闻

<正>西电特高压柔直换流阀取得世界性突破7月6日,随着阀端间交直流耐压试验的完成,中国西电集团所属企业西电电力系统自主研制的±800kV/5000MW特高压柔性直流输电换流阀顺利通过绝缘试验及运行试验,各项指标满足IEC62501要求,这标志着目前世界上电压等级最高、容量最大的特高压柔性直流输电换流阀研制成功。该产品研制依托于南方电网科学研究院牵头的国家重点专项"高压大容量柔性直流输电关键技术研究与工程示范应用",中国西电集团作为特高压柔性直流输电换流阀研制的负责单位,积极推进研发工作,在系统     

±800kV云广直流换流阀及阀控系统结构及原理分析

阀控系统主要起着触发并监视可控硅元件的作用,是直流输电系统的核心技术。通过对±800kV云广直流工程中换流阀及阀控系统的结构及原理的阐述,并与常规的±500kV直流输电系统作比较,为特高压直流工程换流阀及阀控系统的运行、维护、设计、改造提供指导和参考。     

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。     

±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。     

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。