近日，由中國能建東北院設(shè)計、國產(chǎn)自主研發(fā)的世界首臺首套交流可控自恢復消能裝置在內(nèi)蒙±800千伏扎魯特換流站建成投運。該裝置能夠有效抑制電網(wǎng)暫態(tài)過電壓水平，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±800千伏扎魯特換流站

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、輸送効率及社會效益的需求日漸凸顯。

但在一部分特高壓直流工程的運行中發(fā)現(xiàn)，當大功率運行方式下發(fā)生雙極直流故障(如：雙極換相失敗、雙極閉鎖、雙極線路重啟動)時，直流功率中繼期間交流系統(tǒng)和交流濾波器會發(fā)生大量過剩無功，對交流骨干網(wǎng)絡(luò)造成超過系統(tǒng)控制水平的暫態(tài)過電壓，會危及大量電力設(shè)備安全及電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

魯固直流于2017年建成投運，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)過計算發(fā)現(xiàn)，如果扎魯特換流站輸送容量超過6500兆瓦，就容易出現(xiàn)暫態(tài)過電壓超過控制水平的現(xiàn)象。所以扎魯特換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。”東北院項目經(jīng)理劉輝介紹說。

可控自恢復消能裝置

為了克服這一難題，中國能建東北院聯(lián)合國網(wǎng)經(jīng)研院、特高壓設(shè)備制造廠家許繼集團對可控自恢復消能裝置設(shè)計開展專題研究，從產(chǎn)品技術(shù)路線論證、工程設(shè)計、制造工藝及等效試驗方法等方面開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，僅用8個月的時間就實現(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消能裝置。

該裝置接入扎魯特換流站后，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暫態(tài)過電壓水平，顯著提高大直流輸送功率，全面提升大直流系統(tǒng)運行的可靠性。

優(yōu)化！完美接入換流站系統(tǒng)

為了使首臺交流可控自恢復消能裝置成功接入扎魯特換流站，東北院項目團隊針對該裝置的一系列特點開展了專題研究，進行了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計。

“為了確保該裝置安全穩(wěn)定運行，我們設(shè)計了一套有針對性的保護系統(tǒng)，可以對固定元件、受控元件、控制開關(guān)以及控制保護裝置自身進行故障診斷和保護，保證可控自恢復消能裝置能夠根據(jù)系統(tǒng)指令可靠、快速動作，并確?？煽刈曰謴拖苎b置的安全運行。”劉輝介紹說。

可控自恢復消能裝置(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，突如其來的疫情又給項目團隊帶來配合上的困難。但是，項目團隊攻堅克難、多措并舉、辛勤奮戰(zhàn)，在兩個月內(nèi)超標準完成了全部圖紙設(shè)計工作。

由于是超規(guī)模擴建，項目團隊對大量前期工程的設(shè)計接口進行復核，重新規(guī)劃了接線及設(shè)計方案;由于布置空間受限，加之設(shè)備內(nèi)部存在多個電壓等級，在電氣校驗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)計方案與設(shè)備研發(fā)實驗同步進行，為加快設(shè)備型式試驗進度，采用“開天窗”的方式確認設(shè)備，有效保證了設(shè)備及時完成出廠驗收;設(shè)備元件采用冗余設(shè)計，大幅提升了裝置的運行可靠性。

經(jīng)過科學精心的設(shè)計、新設(shè)備的高效研發(fā)和歷時90天的工程建設(shè)，終于實現(xiàn)了國內(nèi)首次在換流站內(nèi)加裝可控自恢復消能裝置。該項技術(shù)方案先進，技術(shù)領(lǐng)先，得到業(yè)主單位和行業(yè)專家的一致好評，對于后續(xù)換流站工程具有重要的示范意義。

工程的成功投運，將極大地提升魯固直流送電能力，從而增強東北地區(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)濟效益，提升清潔能源利用水平，助力實現(xiàn)“雙碳”目標。