向家坝-上海800kV特高压直流工程中的关键技术方案.doc

向家坝—上海?800kV特高压直流工程中的关键技术方案 马为民，聂定珍，曹燕明 （国网直流工程建设有限公司，北京市东城区100005） 摘要：通过总结向家坝－上海±800kV特高压直流工程的咨询研究工作，阐述了该工程的技术方案，包括设计条件(特高压直流工程接入交流系统的条件、污秽条件和大件运输条件)、直流系统设计(电气主接线、额定值、动态响应、无功配置及可靠性可用率)、绝缘配合及外绝缘、换流站设计及主设备要求等关键技术问题的主要结论，为高压直流输电技术的发展和设备的研发及特高压直流工程的建设提供借鉴意见。 关键词：换流站；±800kV特高压直流；换流阀；绝缘配合；直流控制系统 0　引言 向家坝—上海±800kV特高压直流工程目前已获国家发展和改革委员会核准，特高压直流输电是一项崭新的技术，在建设过程中必然遇到新的技术问题。受国家电网公司的委托，国网直流工程建设有限公司于2005年1月开始向家坝—上海±800kV特高压直流工程咨询研究。本次咨询工作承担了国家电网公司科技部下达的8项直流特高压科研课题，并根据设备研发和工程建设的需要，开展了25项咨询专题研究。其间系统组织召开了国际特高压工作组会议，成员包括ABB公司、SIEMENS公司及西安高压研究所，充分吸收采纳国内外先进技术及理念；与运行等单位联合召开技术研讨会，广泛征求运行人员的意见，总结运行经验；与设备制造厂进行技术研讨，优化技术参数，在此基础上提出了特高压直流系统的初步技术规范。 为验证上述技术规范的合理性，还开展了特高压直流系统的概念设计，最终确定了本工程的各项技术方案。本文将对特高压直流工程的设计条件、直流系统设计、换流站设计以及主设备要求等关键技术方案进行深入探讨。 1　设计条件 1.1　交流系统条件 送端向家坝换流站通过3回4×400mm2的500kV线路接入系统。受端上海换流站接入系统方案为：换流站本期通过3回4km500kV线路接入邻近的南汇变，其中2回出线导线截面为4×720mm2，1回导线截面为6×630mm2，另外预留1回备用。并保留南汇换流站远景2点接入三林变和南汇变的可能性。 根据系统研究的成果和相关工程的经验，向家坝换流站交流系统正常电压变化范围为500~550kV，极端电压变化范围为475~550kV；南汇换流站交流系统正常电压变化范围为490~525kV，极端电压变化范围为475~525kV。 向家坝换流站母线频率的正常波动范围为(50±0.2)Hz，事故后频率为49.5~51.0Hz，故障清除后为(50±0.5)Hz；南汇换流站母线频率的正常波动范围为(50±0.1)Hz，事故后频率为49.0~50.5Hz，故障清除后为49.5~50.4Hz。 向家坝的交流系统容性无功提供能力按1000Mvar考虑，而受端交流系统不具备容性无功提供能力。送、受端交流系统的感性无功提供能力分别为0Mvar和300Mvar。 两端换流站的最大三相及单相短路电流均取63kA，相应短路容量为57288MVA。送端直流满功率时最小三相短路电流为18.1kA，半功率时最小三相短路电流为11.7kA；受端最小三相短路电流为26kA。 直流系统按交流系统正常运行方式设计，孤岛运行方式不作为考核直流设备的方式。对于孤岛方式下直流系统的运行能力今后将做进一步的研究，以指导运行。 1.2　站地污秽条件 目前，送端向家坝站址内交流场标准盘形绝缘子的等值盐密年均值为0.067mg/cm2；未来电厂脱硫及新电厂投运后，计算的平均盐密值将为0.03mg/cm2。 预测使用的交直流积污比取为2.4，预测直流场支柱绝缘子年度等值盐密约为0.036mg/cm2。 受端南汇站址区域内交流盘形绝缘子表面等值盐密预测值为0.04mg/cm2；计及未来交通与新兴工业的污染及海洋可能的影响，交流盘形绝缘子表面等值盐密预测值可达到0.06mg/cm2，交流场支柱绝缘子表面等值盐密预测值可达到0.03mg/cm2，直流场支柱绝缘子表面等值盐密预测值可达到0.064mg/cm2。 1.3　大件运输限制条件 根据实地调研及参考各种相关资料，向家坝－上海±800kV直流输电工程最大单件的运输限制条件为：长￡13m，宽￡4.5m，高￡5m；运输重量￡400t，运输方式采用水路+公路。 2　直流系统技术方案 2.1　电气主接线及系统运行方式 两端换流站的交流场电气主接线均采用常规500kV3/2断路器接线，交流滤波器分大组，大组作为一个元件接入3/2断路器配电串中。±800kV特高压直流场电气主接线采用一个双极，每极2个12脉动换流阀组串联并设置旁路开关，电压按400kV+400kV考虑。换流变压器采用单相双绕组型式。 送端3个直流换流站将采用共用接地极接线设计方案。 2.2　直流系统额定值 特高压直流系统