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在这些难题中,首先需要完成网侧750千伏换流变压器的设计。张涛强调,对于±800千伏灵州—绍兴直流工程,送端换流站换流变网侧直接接入750千伏,要求铁路运输,尺寸重量限制严格。国网经研院需要研究750千伏网侧出线结构和有限尺寸下的换流变整体绝缘设计问题,并保证内部电气强度裕度。通过组织有关单位、专家反复研究讨论,确定了网侧750千伏特高压换流变的主要技术参数,避免了分接开关研制难题。国网经研院在保证绝缘裕度的前提下,通过优化油箱和线圈结构设计,使换流变尺寸满足铁路运输要求。
国网经研院同时搭建仿真模型,根据规划中特高压直流工程750千伏滤波器小组断路器实际存在极端工况的仿真计算结果,考虑设备实际制造能力,确定恢复电压值为2100千伏,提出了断路器恢复电压的试验标准以及试验方法,制定了加装合闸电阻抑制合闸涌流方案,推荐采用1500欧的合闸电阻,并提出了相应的技术参数。
在750千伏交流滤波器设计时,国网经研院多次组织设计单位和设备厂家进行深入研究,创造性地提出采用双桥差不平衡电流保护方案,提高了不平衡电流保护的灵敏性和可靠性。
国网经研院在设计网侧接入750千伏换流变的交流空气间隙与阀厅时,提出换流变压器网侧套管适当偏心布置方案。与以往所有特高压直流输电工程巡视走道设计方案不同,国网经研院提出了两种通长式巡视走道设计方案,并对巡视走道至阀塔的空气间隙取值进行了优化,有效地控制了阀厅宽度。
换流站综合损耗创新低纪录
“创新”是国网经研院的企业价值理念之一,也是国网经验院直流技术攻关团队的力量源泉。工程的创新,不仅是在技术层面上,更体现在施工应用等全方位。
“工程首次提出并研究交流滤波器预装式方舱方案,实现滤波器的就地控制,节省控制楼建筑面积;交流滤波器小组数目优化,均为四大组、16小组,节约占地和工程投资;研究了不同技术路线换流变压器接入同一12脉动换流器的可行性。”谈到该工程的直观建设施工创新成果,国网经研院直流技术咨询中心的换流站处处长吴方劼博士一口气说了出来。
据了解,灵州站和绍兴站的交流滤波器小组数目分别由工程可研收口的20组和19组均优化到16组,大幅度降低了交流滤波器的损耗,减少了换流站占地。同时,换流站高低端换流变压器运输时按共轨设计,大大优化了换流变广场尺寸。此类设计优化举措对于需要开山建站的绍兴换流站优化占地面积,减少挖填方工程量具有重要意义。
在工程中,国网经研院直流成套设计团队通过优化变压器设计、降低换流变短路阻抗损耗等手段,使灵州站比短路阻抗优化前损耗降低4.1%,控制到仅比哈密换流站(短路阻抗20%)增大9%的水平。绍兴换流站换流变短路阻抗损耗比±800千伏哈密—郑州工程降低5%。
±800千伏灵州—绍兴工程首次研发并应用75豪亨的平波电抗器,灵州站平波电抗器损耗为3050千瓦,比±800千伏哈密—郑州工程降低5.3%,绍兴站损耗为2440千瓦,比±800千伏哈密—郑州工程降低11%。
国网经研院降低晶闸管的通态电压降,降低导通损耗、改善晶闸管的开通特性,降低扩散损耗、降低阀主回路导体电阻(增大导体截面积、降低接触电阻等措施)降低导通损耗、降低串联电容交流耦合电路的阻性元件阻值和非导通期间阀两端的电压,降低阻尼损耗、研制反向恢复期电荷更优化的晶闸管降低关断损耗。灵州换流站阀损耗比±800千伏哈密—郑州工程降低1%,绍兴换流站阀损耗比±800千伏哈密—郑州工程降低3%。
在成套设计之初,国家电网公司相关负责人就提出:要注重设计功能的完善性,满足运行维护的安全性和方便性;注重设计方案的合理性,满足施工的方便性;学习借鉴优秀工程的经验,把创建优质精品工程的要求落实到每个局部设计方案的细节上;高度重视特高压工程的经济性。从目前来看,国网经研院直流成套设计团队成功贯彻了这些设计指导理念,在满足这些要求同时,推动了大国工程中的“中国标准”落地。
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