我國特高壓工程輸電技術(shù)在南方電網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用

4.3工程技術(shù)關(guān)鍵問題

4.3.1換流閥和閥組

規(guī)劃云廣直流工程送電容量5GW，電壓±800kV，額定電流3125A，相對現(xiàn)有±500kV/3GW直流工程的3000A額定電流僅提高4.2%。通過優(yōu)化換流變短路阻抗參數(shù)、提高單個閥片的冷卻水流量等措施，該工程完全可用現(xiàn)±500kV工程應(yīng)用成熟的127mm閥片，從而節(jié)省大量研發(fā)費(fèi)用和時間，經(jīng)濟(jì)實(shí)用且無國產(chǎn)化障礙。建設(shè)、設(shè)計單位、生產(chǎn)廠商均已確認(rèn)，送受端均采用(400kV+400kV)雙12脈動閥組串聯(lián)接線為最優(yōu)方案，它在設(shè)備的研制和運(yùn)輸、運(yùn)行的靈活和可靠方面優(yōu)勢明顯，已有國外工程成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。

4.3.2特高壓直流換流變壓器

由于采用雙12脈動閥組，工程共需48臺換流變(另加備用8臺)。其中36臺≤±600kV的換流變可使用成熟技術(shù)，12臺靠近極母線的±800kV換流變?nèi)蚓鶡o，需要研發(fā)。±800kV與±500kV換流變的主要判別有三：一是絕緣水平更高，二是運(yùn)行中直流偏磁更大，三是尺寸增大使運(yùn)輸困難。因此，特高壓換流變絕緣結(jié)構(gòu)、設(shè)備尺寸要求接近制造極限，挑戰(zhàn)很大。國內(nèi)外制造商研究云廣工程后已提出換流變的主要參數(shù)，分析計算認(rèn)為設(shè)計制造800kV換流變技術(shù)上可行并可滿足國內(nèi)鐵路運(yùn)輸條件需要。部分制造商表示2006年可產(chǎn)出樣機(jī)。

4.3.3閥側(cè)變壓器套管和直流穿墻套管

閥側(cè)變壓器套管和直流穿墻套管是特高壓設(shè)備制造難點(diǎn)之一，目前主要依靠國外技術(shù)，SIEMENS和ABB已提前投入該技術(shù)并取得較好效果。ABB公司1993年即已研制出直流±800kV油紙絕緣瓷外套穿墻套管并通過相關(guān)試驗(yàn)，后將部分陶瓷外套涂上合成材料以增加外絕緣功能，安裝在瑞典STRI實(shí)驗(yàn)室，安全運(yùn)行至今。ABB稱有把握在此基礎(chǔ)上開發(fā)出合成材料的穿墻套管。SIEMENS已研制出特高壓變壓器合成材料套管以及用于換流變特高壓閥側(cè)線圈引出線與套管連接部分的絕緣桶(Barriersystem)，其在奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)開展的電氣試驗(yàn)已基本完成。由于試驗(yàn)室環(huán)境條件所限直流耐壓試驗(yàn)和極性翻轉(zhuǎn)電壓試驗(yàn)僅完成設(shè)計值的93%和96%，但都曾經(jīng)短時間加至100%試驗(yàn)電壓試品未見異常。補(bǔ)充試驗(yàn)可在所內(nèi)完成。換流變套管技術(shù)與穿墻套管相似而難度更大，前者的解決，意味著后者也迎刃而解。特高壓的閥側(cè)變壓器套管和直流穿墻套管技術(shù)已基本解決，但也關(guān)注到套管尺寸加大后，其機(jī)械性能也應(yīng)相應(yīng)提高，并通過相關(guān)試驗(yàn)。

4.3.4平波電抗器

特高壓直流換流站首選干式平波電抗器，每兩臺一組串聯(lián)，分別布置在每極的極母線和中性線上，經(jīng)濟(jì)且無技術(shù)風(fēng)險，是為最佳方案。

4.3.5特高壓直流設(shè)備外絕緣

特高壓直流場內(nèi)有直流高速開關(guān)、隔離刀閘、互感器等設(shè)備、如陶瓷絕緣材料很難滿足其外絕緣爬距的要求。解決方案，一是建設(shè)戶內(nèi)直流場，可以在一定程度上減緩污穢程度，更重要的是保持設(shè)備干燥，防止污閃發(fā)生;二是采用合成絕緣材料，以滿足外爬距要求，但有研發(fā)和試制的技術(shù)風(fēng)險。前者投資和運(yùn)行費(fèi)用較大，多數(shù)專家傾向于后一方案。平波電抗器也要解決支柱絕緣子外絕緣問題。目前已有數(shù)家廠商研制出特高壓直流合成支柱絕緣子和線路絕緣子樣品，可望在現(xiàn)有的直流工程中掛網(wǎng)試運(yùn)行。

4.3.6控制保護(hù)

我國尚未使用過雙12脈動串聯(lián)閥的控制保護(hù)技術(shù)，但國外如巴西伊泰普±600kV直流輸電工程多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)已證明系統(tǒng)的安全可靠。對此國內(nèi)外廠商均表示無任何技術(shù)困難。