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据了解,作为我国“加快推进大气污染防治行动计划12条重点输电通道”之一,±800千伏灵州—绍兴特高压直流工程将有效承接西北风电和太阳能等新能源,每年减排二氧化碳4375万吨,每年减排二氧化硫18.5万吨,在全国范围内能源资源优化配置、节能减排和雾霾治理中发挥重要作用。该工程采用了1250平方毫米世界较大截面导线,每千公里的输电损耗仅为2.79%,建成后将是世界上单位输电距离损耗最低的直流输电工程之一。
作为国家电网公司直流特高压输电工程的技术支撑部门,国网经研院直流技术咨询中心负责梳理总结常规直流工程及已投运特高压直流工程成套设计的经验和运行成果,负责落实“国家电网公司防止直流换流站单、双极强迫停运21项反事故措施”。目前,±800千伏灵州—绍兴特高压直流工程即将顺利投运,是国网经研院直流成套设计团队创新成果的汇聚。
标准化设计与可靠性并行
成套设计是特高压直流示范工程设计建设的关键环节,是直流关键技术和核心成果的集成,是工程的总体技术方案,是实现直流工程整体功能的技术基础。该工程目前的技术水平究竟如何,它的直接效益体现在何处?
“±800千伏灵州—绍兴特高压直流工程作为第一条接入交流750千伏的±800千伏直流成套设计项目,双极额定输送功率800万千瓦,输电距离1720千米,工程静态投资211亿元,同比这么长距离大功率的采用交流500千伏系统输电,投资更省,线路走廊占用更少。”国网经研院直流成套设计咨询中心主任陈东介绍说。
在接到国家电网公司的任务后,国网经研院立即组织精兵强将,针对工程首次实现特高压直流接入750千伏交流的技术开展重点研究,全面开展特高压直流工程成套设计,确保工程可靠性、经济性和建设进度。
经过几个月的努力,国网经研院直流技术咨询中心形成成套设计研究报告28册,其中,包括:《主回路参数设计》、《过电压与绝缘配合研究》、《无功功率补偿与控制研究》、《交流滤波器定值研究》、《交流滤波器分组容量优化研究》、《直流控制保护系统设计》等关键技术报告和成套设计书5册。同时,完成灵州站和绍兴站主设备技术规范共47册,包括:《换流阀设备技术规范》、《换流变压器设备技术规范》、《平波电抗器设备技术规范》、《直流开关设备技术规范》等,联调试验报告6册,为工程主设备采购提供详细的技术支撑。
国网经研院直流中心作为国内首个采用全3D技术完成直流换流站设计的负责单位,多项设计成果均为国内首创。此次,该工程阀厅设计作为首次接入交流750千伏的直流换流站800千伏阀厅设计,既是目前国内第一个,目前世界上首个,也是由国网经研院独立完成的。
此外,国网经研院还负责该工程的控制保护联调实验,即:在工程用的控制保护设备运至现场前,预先在实验室通过搭建好的闭环实时数字仿真系统进行一系列试验,以测试控制保护系统的功能、性能及与其他二次系统的接口。国网经研院直流中心共负责完成该工程控制保护联调实验1422项,发现并消除重要技术问题22个。这对于保障工程顺利推进,提高直流工程运行可靠性具有重要意义。
设计过程中,国网经研院直流中心严格落实国家电网公司防止直流换流站单、双极强迫停运21项反事故措施和国家电网公司18项电网重大反事故措施,分析总结±800千伏哈密—郑州工程、±800千伏溪洛渡左岸—浙江金华工程的调试经验,并及时在成套设计和技术规范中落实,依托工程开展了《提高交直流混合电网安全稳定性工作方案》部分研究,成果在成套设计中得到了应用;依托工程编制了《±800千伏特高压直流输电工程换流站工程改进完善措施》和《防止直流工程闭锁改进措施专题手册》,成为特高压直流工程设计的指导性文件。
直流输电首次接入750千伏系统
±800千伏灵州—绍兴特高压直流工程起于宁夏银川。近几年,宁夏电网新能源装机呈爆发式增长,宁夏电力通过建设750千伏坚强主环网、开发新能源功率预测系统及控制系统等举措,在电网运行中逐步缓解新能源并网及消纳带来的压力。但由此也带来了该工程直流成套设计需要解决的一个新的技术问题,即:±800千伏特高压直流系统网侧接入750千伏交流系统。
国网经研院该工程直流成套设计项目负责人──直流设计咨询中心设备处处长张涛博士说:“目前,±800千伏特高压直流网侧接入500千伏交流系统已有多个工程建设和运行经验,但直接接入750千伏交流系统目前尚为世界首次。”
张涛介绍,研究分析表明,±800千伏特高压直流接入750千伏交流电网时,需解决系统稳定、滤波器设计、空气净距选取等基础性科研问题,同时还要攻克换流站内关键设备(如:换流变压器、交流滤波器断路器、组合电器等)的研制等难题。
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