登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
摘要:发展直流电网技术需要能够快速分断电流、经济可靠的高压直流断路器解决直流故障隔离问题。通过对比直流系统故障隔离的几种技术方案,表明应用直流断路器隔离直流故障可在保障换流设备安全的同时,有效维持系统中健全部分的供电持续性,是直流故障隔离较为有效的解决方案。在分析直流电网对高压直流断路器技术性能要求的基础上,对机械式直流断路器和分别基于晶闸管和绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的 2 种混合式直流断路器的电流分断特点和发展现状进行了阐述。提出换流技术、杂散参数优化技术、与系统的协调配合技术和试验技术是高压直流断路器技术发展面临的主要技术挑战。最后,对高压直流断路器在舟山五端柔性直流输电工程中的应用情况和即将开展的张北直流电网工程进行了介绍。
关键词:高压直流断路器;故障隔离;柔性直流;直流电网
0 引言
柔性直流输电技术的发展日趋成熟,其独立功率调节和灵活运行能力,为间歇性可再生能源并网与消纳提供了安全高效的解决方案。目前,世界范围内投入商业运行的大部分柔性直流输电工程均采用点对点输送方式;相较于多条点对点的电能输送方式,多个柔直换流站连接成网状形成直流电网,在高压大容量领域中具备更好的可靠性、经济性和灵活性。随着风电、光电等可再生能源不断开发,大规模清洁能源并网与跨区域电能传输对柔性直流电网的构建与发展提出了迫切需求[1-2]。
目前已投运的柔性直流输电工程大多采用模块化多电平技术(modular multi-level converter,MMC)和脉宽调制两电平技术,这些工程均无法通过闭锁换流阀清除直流故障,只能通过分断交流侧断路器来实现故障隔离。研究中采用全桥模块或电容钳位双模块[3-6]的换流阀带有直流侧故障清除能力,可以通过换流阀闭锁清除直流故障。在没有直流断路器的情况下,点对点柔性直流输电工程依靠分断交流断路器或闭锁带直流侧故障清除能力的换流阀可实现直流故障清除;但以上 2 种方式在高压大容量直流电网中的应用将造成整个系统短时停电,难以满足系统运行要求。当系统配置直流断路器后,通过选择性分断直流断路器可以实现故障线路的快速隔离并维持系统其他部分的持续运行。
直流故障保护是柔性直流电网构建所面临的技术瓶颈,研制适用于柔性直流电网应用的直流断路器,保证直流电网运行的可靠性,是直流电网建设必须突破的技术难题[7]。
与交流系统相比,直流故障电流缺乏自然零点,要实现其可靠开断,需要人工创造电流零点,同时还需要吸收储存于直流系统感性元件中的巨大能量,因此直流断路器的设计较交流断路器难度大为增加。此外,柔性直流电网故障扩展快、电流上升快,对换流站等设备冲击大,为保障设备安全一般在数毫秒全网换流站将会闭锁退出运行,为实现直流电网健全区域持续运行,直流断路器需要在数毫秒内完成分断[8]。
在直流断路器的多种技术路线中,综合采用机械开关和电力电子开关的混合式直流断路器以其显著的技术优势成为高压直流断路器研制的主流[9-10]。ABB 公司于 2011 年研制了 80kV 3ms 分断 8.5kA 基于绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)直接串联的混合式直流断路器样机[8]。全球能源互联网研究院于 2014年完成了 200kV 3ms分断15kA 的级联全桥型混合式直流断路器样机研制[11],并于 2016 年实现高压直流断路器首个工程示范。
本文首先分析直流电网特点和故障隔离的需求,并对各种直流故障隔离实现方案进行分析和比较。基于直流电网对直流断路器的技术要求,对各种技术路线直流断路器的特性和发展现状进行了阐述,提出了高压直流断路器所面临的主要技术挑战。最后,对高压直流断路器在舟山的工程应用情况和即将开展的张北直流电网工程进行了介绍。
1 直流电网故障隔离技术
当直流输电系统从端对端发展到多端,并将直流传输线路在直流侧互连起来,形成独立的直流网络,便构成了直流电网,而交流系统通过换流站与直流电网连接[2]。一种典型的四端直流电网拓扑如图 1 所示。直流电网的优势在于同样数量的线路,换流站数量大大减少,且直流系统拥有更多冗余,即使一条线路停运,仍然可以利用其他线路保证供电。
然而要发挥这一优势,需首先解决直流系统故障隔离问题。即当直流线路发生故障,在导致整个系统停运前,能够将电网中的故障点快速隔离,是发展直流电网的重要前提和关键技术难点[7]。如果不能像交流电网那样及时有效地清除故障点,将很难保证系统的可靠性和可用率。同时,由于直流系统为弱阻尼系统,惯量小,故障发展速度快,故障隔离的难度相对交流系统要高很多。目前主要的故障隔离方法有依靠交流断路器隔离,依靠闭锁带故障清除能力的换流阀隔离和分断直流断路器隔离。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
国网福建省电力有限公司2024年第三次物资公开招标采购中标人名单(招标编号:132403)
·ABB赋能中国纺织、化纤企业地标性现代化高层建筑综合体,提供从设备层到边缘控制层的更灵活、可扩展的电气解决方案,打造智慧绿色标杆·ABBiVD4智能化真空断路器和互感器,确保供电连续性·ABBZEE600智慧能源管理系统,集成电力监控、能源管理和资产健康管理功能,帮助用户实现智慧用电管理浙江省桐
国网吉林省电力有限公司2024年新增第二次物资协议库存公开招标采购批次推荐的中标候选人公示(项目批次编号:2324AD)
7月17日,南网超高压公司2024年第一批物资单一来源采购项目(2024-WZ-1-S-DY2)单一来源公示。本次采购断路器配件、电抗器配件、直流电压测量装置配件、阀厅升降车配件、可视化系统等物资,需求单位为广州局、贵阳局、昆明局、柳州局等6个单位。详情如下:南网超高压公司2024年第一批物资单一来源采购
7月15日,国家电网2024年断路器、隔离开关、变电监控系统、二次保护配件电网零星物资框架单一来源谈判联合采购(河南)公布成交候选人。共有两家企业入围,分别是河南平高电气股份有限公司、许继电气股份有限公司。在断路器配件采购中,包含15个断路器检修包,河南平高电气股份有限公司为成交候选人,
“接地电阻5.38欧姆,满足接地要求。”7月8日,在江南集中区10kV兰安新材料等新建柱上断路器业扩配套工程中,池州公司新型高导电性接地新材料顺利试点应用,各项指标达到要求,效果良好。电网工程接地体的安装施工一直以来困扰运维单位,传统的电力设备接地体使用扁铁材质,存在施工开挖面积大、施工周
国网青海省电力公司2024年至2025年度电网零星物资电商化(282410)竞争性谈判采购项目推荐的中标候选人公示(招标编号:282410)
日前,国网智研院牵头项目“柔性直流换流器关键技术及应用”、参与项目“高压大容量直流开断半导体器件、关键技术与系列化直流断路器”获国家技术发明奖二等奖。6月24日,全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会在人民大会堂隆重召开。国网智能电网研究院有限公司牵头项目“柔性直流换流器
国网北京市电力公司2024年第三次物资单一来源采购项目推荐的成交候选人公示(采购编号:022411)
6月28日,湖北500千伏磁湖变电站5011断路器调试送电成功,标志着该站增容改造工程完成,站内所有设备抗短路电流能力从50千安提升至63千安。至此,该站具备与在建的1000千伏黄石变电站相连的条件。黄石电网将接入华中特高压“日”字形环网,进一步满足鄂东片区用电需求。磁湖变电站是黄石唯一的500千伏
6月25日,国网四川省电力公司2024年第三次物资非招标采购(单一来源采购谈判)项目推荐的成交候选人公示(招标编号:192416)
日前,国网智研院牵头项目“柔性直流换流器关键技术及应用”、参与项目“高压大容量直流开断半导体器件、关键技术与系列化直流断路器”获国家技术发明奖二等奖。6月24日,全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会在人民大会堂隆重召开。国网智能电网研究院有限公司牵头项目“柔性直流换流器
近日,电气风电与南方电网科研院、阳光电源等单位合作,利用广东省风电临海试验基地的EW13-252海上样机开展了“风机耗能装置快速调用动模试验”,成功验证了国内首个应用±500千伏海上风电超远距离、海陆一体柔性直流输电技术的电力工程——阳江三山岛海上风电直流输电工程无直流断路器、无集中耗能装
近日,国家电网有限公司直流技术中心与河南平高电气股份有限公司联合研发的具有高频谐波耐受特性的BWP-430型柔性直流穿墙套管在湖北±420千伏宜昌换流站正式挂网运行。据了解,BWP-430型柔性直流穿墙套管采用纯六氟化硫气体绝缘,中间的一体化载流导杆无绝缘支撑,外绝缘采用变径式空心复合绝缘套管设
晁武杰身上有股钻劲,喜欢钻研新技术、新方法,经常和团队成员在实验室里分析技术数据,推演各种技术路径,创新解决专业技术难题。他现任福建电力科学研究院电网中心副主任研究员兼直流技术室主管,主要从事直流输电技术、电力系统继电保护技术等相关生产、科研及新技术推广工作。工作十多年来,晁武杰
17日,在浙江舟山,全球首个五端柔性直流输电工程——浙江舟山±200千伏五端柔性直流工程迎来投运后首次全面“体检”,此次检修运用海陆空智能化设备和先进技术,将以往需要15天的换流站检修工作压缩至9天,工作效率得到大幅提升。本次检修,首次在柔直检修中应用X光检测装置,检查阀塔上水冷却系统内
超大城市·深圳。实际管理人口高达2000万,负荷密度全国居首。深圳电网发展如何突破新能源资源稀缺、土地资源紧张等限制?高比例清洁电力供给、高可靠电网、高效率运营、高品质用电、源网荷高度灵活互动、,高效资源配置、深圳“六高”特色的新型电力系统,交上答卷!现代化城市新型电力系统建设的深圳
5月6日获悉,3套自主可控直流保护装置于日前在±800千伏姑苏换流站投入试运行。这标志着国网江苏省电力有限公司在国家电网有限公司系统首次实现了自主可控柔性直流保护装置挂网,以及自主可控保护装置在混合级联直流输电系统的应用。据介绍,姑苏换流站是±800千伏白鹤滩—江苏特高压直流输电工程的受
3月23日,由南方电网广东电网公司(以下简称“广东电网”)举办的“地球一小时”主题活动在广州正佳广场举行,吸引众多市民参与。活动通过环保投投乐、飞驰赛道、“拾”光放映厅等互动游戏,呼吁大家探索绿色低碳生活方式。作为世界自然基金会“中国2024地球一小时推广合作伙伴”,这是广东电网连续第
“你看上去真不像××岁的!”听到这句话仿佛又躲过了一劫。当脑子里年龄有了存在感,那一刻数字就变成了咒语。女性在意年龄,至少有一种可能是,她们并不相信自己可以一直作为女孩。“女孩”的日子稍纵即逝,因为当用别的名字呼唤她时,“女孩”便消失在了视野里。人们会说“男人至死是少年”,女性又
近日,由南网科研院牵头申报的国家标准《高压直流输电用电压源换流器交流侧阻抗要求及测试方法》(GB/T43534-2023)正式发布,这是我国首个柔性直流宽频震荡领域国家标准。随着柔性直流技术大规模应用,电力系统出现了柔性直流与交流电网之间的高频谐振问题,严重时可能导致系统跳闸停运。因此,高频谐振
根据《国家科学技术奖励工作办公室关于2023年度国家科学技术奖提名工作的通知》要求,现将中国南方电网有限责任公司作为完成单位和完成人所在单位提名2023年度国家科学技术奖的“特高压±800千伏混合多端柔性直流输电关键技术及工程应用”项目在中国南方电网有限责任公司及所属各单位进行公示(内容详
日前召开的国家电网有限公司科技工作会议强调,聚焦新型电力系统,坚持目标导向和问题导向,采取一系列实招硬招,进一步完善创新体系、深化科研改革、健全激励机制、打造人才高地,充分激发创新创造活力,加快实现高水平科技自立自强,发挥新型电力系统建设的主力军作用,努力成为国家战略科技力量,服
今日,国科管系统发布关于“储能与智能电网技术”、“氢能技术”、“煤炭清洁高效利用技术”、“可再生能源技术”4个重点专项2024年度项目申报指南征求意见的通知,请登录系统,在“公开公示-指南征求意见”菜单栏中查看指南征求意见材料。
构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统是能源电力行业未来几十年的目标,实现这个目标需要新技术的发展和创新人才的培养。如何发力?带着这个问题,中能传媒记者采访了华北电力大学教授、国家特聘专家黄永章。黄永章过往几十年的研发工作涉及新能源电力系统、功率半导体
±1100千伏,这是目前世界最高输电电压等级;360万千瓦,这是世界最大抽水蓄能电站装机容量;北京冬奥会实现奥运史上首次全部场馆绿电供应,杭州亚运会实现亚运史上首次所有竞赛场馆常规电力绿电供应;上海建成世界首个35千伏公里级超导输电示范工程……一个个“之最”“首次”的背后,是我国能源技术
4月12日,经过专家组评审,国网吉林省电力有限公司首批109项群众性创新专项科技项目进入专业部门复核阶段。该公司各专业人员将重点围绕项目的成果转化可行性开展论证。据介绍,这批群众性创新专项科技项目是国网吉林电力依托省市县三级科技联创机制,通过在市县级供电公司一线班组、劳模(创新)工作室
3月1日1时30分,±800千伏白鹤滩入苏直流输电工程姑苏换流站首次实现功率互济方式满功率运行,最大互济功率200万千瓦。其间,互济方式功能正确,直流系统运行稳定。这标志着我国交直流混联电网灵活潮流控制技术、柔性直流输电控制与协调技术、柔性直流装备国产化及相关产业链取得了重大突破。作为华东
近日,山东烟台市政府新闻办公室举行发布会,对刚刚发布实施的《长岛国际零碳岛发展规划(2023-2035年)》进行解读,政策提出三阶段目标、四大空间布局、六项重大任务。政策指出,基于长岛温室气体排放99%来自能源活动的现实,重点发展海洋可再生能源及光伏、微风发电,推广智能电网技术,着力构建岛外
习近平总书记在南瑞集团考察时指出,能源保障和安全事关国计民生,是须臾不可忽视的“国之大者”。要加快推动关键技术、核心产品迭代升级和新技术智慧赋能,提高国家能源安全和保障能力。作为关系国家能源安全和国民经济命脉的特大型国有重点骨干企业,国家电网深入实施创新驱动发展战略,坚持改革和创
风能,还可以更温顺!7月21日,国家知识产权局发布的第二十四届中国专利奖授奖决定中,国网冀北电力的发明专利《风电机组的次同步振荡抑制方法及装置》被授予中国专利奖银奖。风电是一种清洁、可再生的能源,但是它也会带来一些问题,比如风电次同步振荡。这是一种非正常运行状态,会给电网带来严重的
当前,一些地区采用设备阶梯式轮换的方式解决配电变压器重过载等问题。国网经研院就此开展研究,结合地区经济发展水平、设备轮换业务量等因素提出应用建议——近年来,全国用电量增长,配电变压器出现周期性、阶跃性重载等情况。同时,部分地区原有在运的配电变压器能耗已不能满足低碳发展的要求,各地
8月26日至27日,中国国家电网有限公司董事长辛保安赴埃及开罗,与埃及电力和可再生能源部部长穆罕默德·沙赫尔、中国驻埃及大使廖力强举行会谈,认真落实中国国家主席习近平与埃及总统塞西达成的重要共识,进一步加强沟通交流,深化能源电力领域合作,推动共建“一带一路”高质量发展。辛保安表示,中
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!