近日，由中國(guó)能建東北院設(shè)計(jì)、國(guó)產(chǎn)自主研發(fā)的世界首臺(tái)首套交流可控自恢復(fù)消能裝置在內(nèi)蒙±800千伏扎魯特?fù)Q流站建成投運(yùn)。該裝置能夠有效抑制電網(wǎng)暫態(tài)過(guò)電壓水平，顯著提高換流站直流輸送功率，大幅提升魯固直流送電能力。

內(nèi)蒙古±800千伏扎魯特?fù)Q流站

攻關(guān)！劍指特高壓電網(wǎng)難題

目前，特高壓建設(shè)正由高速建設(shè)向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變，提升特高壓直流輸電工程的本質(zhì)安全、輸送効率及社會(huì)效益的需求日漸凸顯。

但在一部分特高壓直流工程的運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大功率運(yùn)行方式下發(fā)生雙極直流故障(如：雙極換相失敗、雙極閉鎖、雙極線(xiàn)路重啟動(dòng))時(shí)，直流功率中繼期間交流系統(tǒng)和交流濾波器會(huì)發(fā)生大量過(guò)剩無(wú)功，對(duì)交流骨干網(wǎng)絡(luò)造成超過(guò)系統(tǒng)控制水平的暫態(tài)過(guò)電壓，會(huì)危及大量電力設(shè)備安全及電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

魯固直流于2017年建成投運(yùn)，起于內(nèi)蒙古扎魯特旗，止于山東青州市，工程額定輸送功率10000兆瓦，是東北電網(wǎng)向山東電網(wǎng)送電的重要通道。

“經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，如果扎魯特?fù)Q流站輸送容量超過(guò)6500兆瓦，就容易出現(xiàn)暫態(tài)過(guò)電壓超過(guò)控制水平的現(xiàn)象。所以扎魯特?fù)Q流站輸送容量被限制在6500兆瓦，極大地影響了魯固直流的輸電能力。”東北院項(xiàng)目經(jīng)理劉輝介紹說(shuō)。

可控自恢復(fù)消能裝置

為了克服這一難題，中國(guó)能建東北院聯(lián)合國(guó)網(wǎng)經(jīng)研院、特高壓設(shè)備制造廠(chǎng)家許繼集團(tuán)對(duì)可控自恢復(fù)消能裝置設(shè)計(jì)開(kāi)展專(zhuān)題研究，從產(chǎn)品技術(shù)路線(xiàn)論證、工程設(shè)計(jì)、制造工藝及等效試驗(yàn)方法等方面開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，僅用8個(gè)月的時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了該裝置從理論研究到具備工程條件，成功研制出世界首套交流可控自恢復(fù)消能裝置。

該裝置接入扎魯特?fù)Q流站后，采用給定的控制策略，可以作為快速“抑制器”，有效限制換相失敗、雙極閉鎖、單極閉鎖這三種故障引起的交流母線(xiàn)暫態(tài)過(guò)電壓水平，顯著提高大直流輸送功率，全面提升大直流系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

優(yōu)化！完美接入換流站系統(tǒng)

為了使首臺(tái)交流可控自恢復(fù)消能裝置成功接入扎魯特?fù)Q流站，東北院項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對(duì)該裝置的一系列特點(diǎn)開(kāi)展了專(zhuān)題研究，進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

“為了確保該裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套有針對(duì)性的保護(hù)系統(tǒng)，可以對(duì)固定元件、受控元件、控制開(kāi)關(guān)以及控制保護(hù)裝置自身進(jìn)行故障診斷和保護(hù)，保證可控自恢復(fù)消能裝置能夠根據(jù)系統(tǒng)指令可靠、快速動(dòng)作，并確?？煽刈曰謴?fù)消能裝置的安全運(yùn)行。”劉輝介紹說(shuō)。

可控自恢復(fù)消能裝置(夜景)

由于扎魯特站在系統(tǒng)中的重要地位，停電施工窗口期短暫，突如其來(lái)的疫情又給項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)帶來(lái)配合上的困難。但是，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難、多措并舉、辛勤奮戰(zhàn)，在兩個(gè)月內(nèi)超標(biāo)準(zhǔn)完成了全部圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工作。

由于是超規(guī)模擴(kuò)建，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)大量前期工程的設(shè)計(jì)接口進(jìn)行復(fù)核，重新規(guī)劃了接線(xiàn)及設(shè)計(jì)方案;由于布置空間受限，加之設(shè)備內(nèi)部存在多個(gè)電壓等級(jí)，在電氣校驗(yàn)距離非常緊張的情況下，合理優(yōu)化了設(shè)備的布置方案;由于設(shè)計(jì)方案與設(shè)備研發(fā)實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行，為加快設(shè)備型式試驗(yàn)進(jìn)度，采用“開(kāi)天窗”的方式確認(rèn)設(shè)備，有效保證了設(shè)備及時(shí)完成出廠(chǎng)驗(yàn)收;設(shè)備元件采用冗余設(shè)計(jì)，大幅提升了裝置的運(yùn)行可靠性。

經(jīng)過(guò)科學(xué)精心的設(shè)計(jì)、新設(shè)備的高效研發(fā)和歷時(shí)90天的工程建設(shè)，終于實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首次在換流站內(nèi)加裝可控自恢復(fù)消能裝置。該項(xiàng)技術(shù)方案先進(jìn)，技術(shù)領(lǐng)先，得到業(yè)主單位和行業(yè)專(zhuān)家的一致好評(píng)，對(duì)于后續(xù)換流站工程具有重要的示范意義。

工程的成功投運(yùn)，將極大地提升魯固直流送電能力，從而增強(qiáng)東北地區(qū)新能源消納能力，保障山東電力供應(yīng)，提高魯固直流利用效率和經(jīng)濟(jì)效益，提升清潔能源利用水平，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。