當(dāng)前位置: 首頁 > 電網(wǎng) > 技術(shù)創(chuàng)新

清華團(tuán)隊(duì)助力世界首個(gè)超高壓柔直電網(wǎng)工程

清華大學(xué)發(fā)布時(shí)間:2020-06-15 15:35:33

  6月9日,在康巴諾爾換流站人工短路試驗(yàn)現(xiàn)場,隨著一道弧光閃爍,阜諾線535kV直流斷路器在3ms內(nèi)完成開斷并實(shí)現(xiàn)重合閘操作,這標(biāo)志著由清華大學(xué)和北京電力設(shè)備總廠聯(lián)合研制的535kV直流斷路器圓滿完成人工短路試驗(yàn),創(chuàng)新直流開斷技術(shù)和關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

  人工短路試驗(yàn)是直流電網(wǎng)調(diào)試階段中最為嚴(yán)苛的試驗(yàn)項(xiàng)目,本次試驗(yàn)的成功驗(yàn)證了清華首創(chuàng)的直流開斷技術(shù)先進(jìn)性及斷路器性能為工程的正式投運(yùn)奠定了扎實(shí)基礎(chǔ)。

  康巴諾爾換流站所在的張北可再生能源柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程(簡稱張北柔直工程)是世界上首個(gè)真正具有網(wǎng)絡(luò)特性的超高壓柔性直流電網(wǎng)工程,也是世界上電壓等級(jí)最高(±500kV)、輸送容量最大(最大輸送能力4500MW、總換流容量9000MW)的柔性直流電網(wǎng)工程,工程核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備均為國際首創(chuàng)。作為2022年北京冬奧會(huì)重點(diǎn)配套工程,對(duì)于實(shí)現(xiàn)“零碳奧運(yùn)”具有重要意義。

±500kV康巴諾爾換流站鳥瞰圖  
±500kV柔性直流電網(wǎng)示意圖

  作為柔性直流電網(wǎng)的核心裝備之一,直流斷路器起到關(guān)合、承載和開斷正?;芈窏l件下的電流、轉(zhuǎn)換系統(tǒng)運(yùn)行方式以及切斷故障電流對(duì)系統(tǒng)實(shí)行保護(hù)等重要作用。由于直流電流無自然過零點(diǎn),需強(qiáng)迫過零,同時(shí)要綜合考慮燃弧時(shí)間和系統(tǒng)過電壓,因此開斷直流電流相比開斷交流電流要困難很多,高壓直流斷路器成為直流電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的瓶頸。

  張北柔直工程采用混合式、機(jī)械式、耦合負(fù)壓式三種技術(shù)方案。其中清華大學(xué)與北電聯(lián)合研制的直流斷路器,采用創(chuàng)新型全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的耦合負(fù)壓技術(shù)路線,為張北柔直電網(wǎng)阜諾線的可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供重要保障。

  清華首創(chuàng)耦合負(fù)壓直流斷路器拓?fù)洌タ耸澜缧灾绷鏖_斷技術(shù)難題

  國際大電網(wǎng)會(huì)議(CIGRE)曾指出:“大容量直流開斷是一個(gè)世界性的難題”。面向高壓直流電網(wǎng)中的故障清除需求,以攻克世界性直流開斷技術(shù)難題為目標(biāo),由清華大學(xué)電機(jī)系曾嶸教授、余占清副教授、黃瑜瓏副教授等師生和科研人員組成的直流技術(shù)研究團(tuán)隊(duì),依托清華大學(xué)電機(jī)系、能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院、清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院組成的“一系兩院”攻關(guān)平臺(tái),在國際上首創(chuàng)耦合負(fù)壓混合式直流斷路器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),突破低損耗高可靠換流技術(shù),解決電力電子開關(guān)雙向可控通流及高效大容量開斷問題等,研究成果完善了大容量直流超快速開斷理論和技術(shù)體系;并與北電聯(lián)合研制2臺(tái)超高壓535kV直流斷路器用于張北柔直工程。人工短路試驗(yàn)的成功驗(yàn)證了耦合負(fù)壓技術(shù)路線的優(yōu)異性能。

清華和北電聯(lián)合研制的535千伏耦合負(fù)壓混合式直流斷路器

  耦合負(fù)壓混合式直流斷路器 4 大技術(shù)優(yōu)勢

  技術(shù)優(yōu)勢 1

  低損耗高可靠的整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。包括僅由機(jī)械開關(guān)串聯(lián)組成的主通流支路、電力電子開關(guān)構(gòu)成的轉(zhuǎn)移支路和避雷器組成的能量吸收支路三個(gè)主要支路,突破了混合式斷路器的冷卻方式瓶頸,通態(tài)損耗顯著降低,無需水冷散熱,節(jié)省空間,可靠性高,運(yùn)行維護(hù)成本低。

  

耦合負(fù)壓混合式直流斷路器結(jié)構(gòu)示意圖

  技術(shù)優(yōu)勢 2

  高冗余快恢復(fù)的主通流支路。主通流支路中快速機(jī)械開關(guān)采用多個(gè)100kV真空開關(guān)串聯(lián),恢復(fù)快,可靠性高,單個(gè)真空開關(guān)電壓等級(jí)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

  技術(shù)優(yōu)勢 3

  高可控高可靠的故障換流方案。采用耦合負(fù)壓裝置實(shí)現(xiàn)換流,換流最大時(shí)間由斷路器內(nèi)部電路參數(shù)決定,可保證-25kA~0~+25kA全電流范圍內(nèi)高速可靠換流;不存在小電流情況下?lián)Q流時(shí)間長的問題,可控性強(qiáng)。

  技術(shù)優(yōu)勢 4

  高裕度高穩(wěn)定性的電力電子開關(guān)。轉(zhuǎn)移支路采用基于常規(guī)恢復(fù)速度二極管和復(fù)合非線性阻抗的交叉橋式電力電子單元拓?fù)?,比傳統(tǒng)斷路器方案節(jié)省40%的成本,關(guān)斷電流裕度大,可靠性高。

  重要意義

  經(jīng)過多年的創(chuàng)新研究和技術(shù)積累,清華大學(xué)已從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、換流方式、產(chǎn)品研制、工程應(yīng)用等方面突破了直流斷路器關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了直流斷路器系列化研制和規(guī)模化應(yīng)用。

  至此,已研制成功375V/480V/10kV/40kV/80kV/500kV直流斷路器、目前世界上首套三端口直流斷路器,以及世界上電壓電流等級(jí)最高、開斷能力最強(qiáng)的535kV直流斷路器;并已與北京電力設(shè)備總廠、泰開集團(tuán)等企業(yè)完成成果產(chǎn)業(yè)化開發(fā),在珠海唐家灣直流配電網(wǎng)、東莞交直流混合配電網(wǎng)、蘇州吳江直流配電網(wǎng)、張北柔直電網(wǎng)等工程中得到規(guī)?;瘧?yīng)用,保障了多個(gè)直流工程的安全可靠運(yùn)行,具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

阜諾線535kV直流斷路器人工短路試驗(yàn)現(xiàn)場

  此次535kV直流斷路器成功在張北柔直工程中示范應(yīng)用,不僅實(shí)現(xiàn)了科研服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求的新突破,同時(shí)也對(duì)推動(dòng)我國裝備制造的自主創(chuàng)新能力、助力我國柔性直流電網(wǎng)技術(shù)持續(xù)進(jìn)步具有重要意義。

評(píng)論

用戶名:   匿名發(fā)表  
密碼:  
驗(yàn)證碼:
最新評(píng)論0

相關(guān)閱讀

西電東送各回直流年度預(yù)防性試驗(yàn)完成

近日,南網(wǎng)超高壓公司完成了西電東送主網(wǎng)架直流通道2020年度預(yù)防性試驗(yàn)工作。
北京冬奧配套柔直電網(wǎng)工程成功帶電組網(wǎng)

北京冬奧配套柔直電網(wǎng)工程成功帶電組網(wǎng)

近日,中國電建湖北工程公司設(shè)計(jì)院參與設(shè)計(jì)的北京冬奧會(huì)重點(diǎn)配套工程——張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程首次成功實(shí)現(xiàn)四端聯(lián)網(wǎng)方式帶電運(yùn)行,標(biāo)志著世界首個(gè)四端柔性直流環(huán)形電網(wǎng)組網(wǎng)成功。
魯翔:全力確保云貴互聯(lián)通道工程按期投產(chǎn)

魯翔:全力確保云貴互聯(lián)通道工程按期投產(chǎn)

從“兩渡”工程到滇西北直流工程,再到云貴互聯(lián)通道工程,他見證了多個(gè)大型工程的建設(shè)歷程。作為西電東送工程建設(shè)者,他長期在施工現(xiàn)場和設(shè)備廠家之間奔波,全年有一半時(shí)間在外出差。他就是超高壓公司云貴互聯(lián)項(xiàng)目部變電項(xiàng)目總工程師魯翔。

烏海電業(yè)局信息通信處邀請(qǐng)超高壓局共享培訓(xùn)資源

近日,為備戰(zhàn)第二屆網(wǎng)鼎杯網(wǎng)絡(luò)安全大賽、提高全民網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)、培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)人才。信息通信處邀請(qǐng)烏海超高壓調(diào)通中心聯(lián)合參加網(wǎng)絡(luò)攻防培訓(xùn),積極與我國實(shí)際網(wǎng)絡(luò)安全相貼合,著眼于未來網(wǎng)絡(luò)安全發(fā)展的國家級(jí)別聯(lián)賽。

南網(wǎng)超高壓公司持續(xù)開展昆柳龍直流工程勞動(dòng)競賽

為充分調(diào)動(dòng)昆柳龍直流工程建設(shè)者的勞動(dòng)熱情和創(chuàng)造激情,超高壓公司持續(xù)開展了以“當(dāng)好主人公,建功新時(shí)代”為主題的勞動(dòng)競賽,以勞動(dòng)競賽與工程建設(shè)深度融合為主線,創(chuàng)新構(gòu)建勞動(dòng)競賽體系,使勞動(dòng)競賽與一線施工、科技創(chuàng)新、抗疫攻堅(jiān)深度融合。

周競宇:抓好大工程里的小細(xì)節(jié)

作為昆柳龍直流工程柔直換流閥技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)核心成員,超高壓公司烏東德直流項(xiàng)目部技術(shù)管理工程師周競宇經(jīng)常在實(shí)驗(yàn)室和工程建設(shè)現(xiàn)場兩邊跑。哪里有需要,哪里就能看到他的身影。

世界海拔最高超高壓輸電鐵塔成功組立

5月2日上午,由中國能建安徽院設(shè)計(jì)的阿里與藏中聯(lián)網(wǎng)工程4R053號(hào)塔成功組立,這基位于日喀則嘉措拉山口的鐵塔塔位處海拔5357米,是當(dāng)前世界上海拔最高的500千伏輸電鐵塔,再次刷新了我國在世界超高壓電網(wǎng)建設(shè)領(lǐng)域的新紀(jì)錄。

南方電網(wǎng)公司黨組成員、副總經(jīng)理畢亞雄調(diào)研超高壓公司

4月13日,南方電網(wǎng)公司黨組成員、副總經(jīng)理畢亞雄一行到超高壓公司調(diào)研,就阿聯(lián)酋綠地投資項(xiàng)目和海上風(fēng)電柔直送出工程與超高壓公司有關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行座談,并就進(jìn)一步做好基層聯(lián)系點(diǎn)的支部聯(lián)建工作進(jìn)行了交流。

南網(wǎng)超高壓公司自主研發(fā)260余個(gè)戰(zhàn)“疫”微應(yīng)用

南網(wǎng)超高壓公司通過數(shù)字化手段保障各類系統(tǒng)及遠(yuǎn)程辦公終端的安全運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了防疫期間遠(yuǎn)程辦公效能的最大化。

157小時(shí)!興安直流刷新持續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)長

自今年3月28日11時(shí)00分至4月4日00時(shí)00分,興安直流持續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行157小時(shí),這是興安直流本年度首次全天滿負(fù)荷運(yùn)行,也刷新了歷史最長連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間,截至目前,興安直流今年共輸送電量26.56億度。