近日，由中國能建東北院設計、國產(chǎn)自主研發(fā)的世界首臺首套交流可控自恢復消能裝置在內蒙±800千伏扎魯特換流站建成投運。該裝置能夠有效抑制電網(wǎng)暫態(tài)過(guò)電壓水平，顯著(zhù)提高換流站直流輸送功率，大幅提升魯固直流送電能力。
內蒙古±800千伏扎魯特換流站
攻關(guān)！劍指特高壓電網(wǎng)難題
目前，特高壓建設正由高速建設向高質(zhì)量發(fā)展轉變，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行中發(fā)現，當大功率運行方式下發(fā)生雙極直流故障(如：雙極換相失敗、雙極閉鎖、雙極線(xiàn)路重啟動(dòng))時(shí)，直流功率中繼期間交流系統和交流濾波器會(huì )發(fā)生大量過(guò)剩無(wú)功，對交流骨干網(wǎng)絡(luò )造成超過(guò)系統控制水平的暫態(tài)過(guò)電壓，會(huì )危及大量電力設備安全及電網(wǎng)系統穩定運行。
魯固直流于2017年建成投運，起于內蒙古扎魯特旗，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)計算發(fā)現，如果扎魯特換流站輸送容量超過(guò)6500兆瓦，就容易出現暫態(tài)過(guò)電壓超過(guò)控制水平的現象。所以扎魯特換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。”東北院項目經(jīng)理劉輝介紹說(shuō)。
可控自恢復消能裝置
為了克服這一難題，中國能建東北院聯(lián)合國網(wǎng)經(jīng)研院、特高壓設備制造廠(chǎng)家許繼集團對可控自恢復消能裝置設計開(kāi)展專(zhuān)題研究，從產(chǎn)品技術(shù)路線(xiàn)論證、工程設計、制造工藝及等效試驗方法等方面開(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消能裝置。
該裝置接入扎魯特換流站后，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(xiàn)暫態(tài)過(guò)電壓水平，顯著(zhù)提高大直流輸送功率，全面提升大直流系統運行的可靠性。
優(yōu)化！完美接入換流站系統
為了使首臺交流可控自恢復消能裝置成功接入扎魯特換流站，東北院項目團隊針對該裝置的一系列特點(diǎn)開(kāi)展了專(zhuān)題研究，進(jìn)行了相應的優(yōu)化設計。
“為了確保該裝置安全穩定運行，我們設計了一套有針對性的保護系統，可以對固定元件、受控元件、控制開(kāi)關(guān)以及控制保護裝置自身進(jìn)行故障診斷和保護，保證可控自恢復消能裝置能夠根據系統指令可靠、快速動(dòng)作，并確?？煽刈曰謴拖苎b置的安全運行。”劉輝介紹說(shuō)。
可控自恢復消能裝置(夜景)
由于扎魯特站在系統中的重要地位，停電施工窗口期短暫，突如其來(lái)的疫情又給項目團隊帶來(lái)配合上的困難。但是，項目團隊攻堅克難、多措并舉、辛勤奮戰，在兩個(gè)月內超標準完成了全部圖紙設計工作。
由于是超規模擴建，項目團隊對大量前期工程的設計接口進(jìn)行復核，重新規劃了接線(xiàn)及設計方案;由于布置空間受限，加之設備內部存在多個(gè)電壓等級，在電氣校驗距離非常緊張的情況下，合理優(yōu)化了設備的布置方案;由于設計方案與設備研發(fā)實(shí)驗同步進(jìn)行，為加快設備型式試驗進(jìn)度，采用“開(kāi)天窗”的方式確認設備，有效保證了設備及時(shí)完成出廠(chǎng)驗收;設備元件采用冗余設計，大幅提升了裝置的運行可靠性。
經(jīng)過(guò)科學(xué)精心的設計、新設備的高效研發(fā)和歷時(shí)90天的工程建設，終于實(shí)現了國內首次在換流站內加裝可控自恢復消能裝置。該項技術(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，對于后續換流站工程具有重要的示范意義。
工程的成功投運，將極大地提升魯固直流送電能力，從而增強東北地區新能源消納能力，保障山東電力供應，提高魯固直流利用效率和經(jīng)濟效益，提升清潔能源利用水平，助力實(shí)現“雙碳”目標。
