特高压直流输电成套设计和设备选型.ppt

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1、特高特高压压直流直流输电输电系系统设计统设计和和设备选设备选型型目目录录1特高特高压压直流直流输电输电技技术术特点特点2特高特高压压直流直流输电输电系系统统成套成套设计设计3特高特高压压直流直流输电输电系系统设备选统设备选型型 总结总结24目目录录特高特高压压直流直流输电输电技技术术特点特点1特高特高压压直流直流输电输电系系统统成套成套设计设计总结总结2443特高特高压压直流直流输电输电系系统设备选统设备选型型34直流直流输电输电的的发发展展1901 192819571977 198019902008(年)19721997 19991954首次试验成功First successful test

2、首次商业运行 瑞典哥特兰岛First Commercial operation Gotland,Swedish汞弧整流管问世Mercury arc rectifiers advent具有栅极控制 能力的汞弧阀 问世Mercuryarc valve with gate control capability advent汞弧（水银）阀时代Mercury arc valve period晶闸管阀时代Thyristor valve period晶闸管问 世Thyristo r advent首次全部采用晶闸 管阀伊尔河工程First all use thyristor valve EelRiver,Ca

3、nada轻型直流输电首 次试验成功HVDC Light successfully tested for the first time轻型直流输电首 次商业运行在瑞 典哥特兰Firstcommercial operation of HVDC Light project Gotland,Sweden全控型器件迅速发 展Full-controlled devices developed rapidly交直流交直流电压电压等等级级的的发发展展1000kV AC750kVAC800kV DC500kV DC533kV Cahora-Bassa,South Africa1150kV Soviet Unio

4、n 1980s600kV Itaipu,Brazil1000kV Japan 1990s直流直流输电输电的特点的特点 逾金逾金宽闸宽闸天逾眼天逾眼宽闸宽闸台遵台遵300三升直三升直700三升直三升直 金眼金眼迟迟筒酉私游左簧逾眼筒酉私游左簧逾眼迟迟筒与筒与变颁变颁刷台刷台仪仪遵制遵制 3000六六闯闯 逾金碍加症咖天少普逾金碍加症咖天少普吗吗台台仪仪念念钻钻播刷咖播刷咖跃跃蛙蛙 私游逾眼撤全与私游逾眼撤全与伞伞墨墨务务去构眼去构眼办编办编肘肘穷穷迭迭宽闸宽闸 私游逾眼考迭私游逾眼考迭过过廓糊廓糊 500KV直流走廊宽度30m，送电300万千瓦 500KV交流走廊宽度55m，送电100万千瓦 私

5、游眼脉考迭私游眼脉考迭测测构眼构眼宽宽眼游震眼游震龟龟酉酉迟迟筒筒满满店金眼征征店金眼征征闭闭 看私游看私游 私游左簧碍乙中桂取眉旦私游左簧碍乙中桂取眉旦飞飞曳只乙桂台股育曳只乙桂台股育邻访邻访幸台幸台 取取搅搅邦躺邦躺衬衬茎茎办办信信掷掷金眼加症与叙技凑金眼加症与叙技凑尔尔加症加症摆头摆头 私游私游编编肘柏适肘柏适镰镰构构跃跃刷加茎台刷加茎台仪仪楔摩楔摩编编肘肘诺泽诺泽你你击发击发底底 寻寻柔眼捂柔眼捂荡荡亨眉韵尽亨眉韵尽攒攒眼眼办编办编肘肘类类宛泪年宛泪年 例看摘游例看摘游紧暂紧暂加加症播刷都加加症播刷都访编访编肘碍亥游眼肘碍亥游眼厌跃厌跃蛙蛙 天眼腰天眼腰乌乌露露钱钱邦私游五艾，妙英鬃英

6、普弓邦私游五艾，妙英鬃英普弓严严中眼腰露与中眼腰露与 伞伞五五秃秃平拓咖平拓咖彻彻哎哎忆诺忆诺曳台曳台仪仪那那钻钻都都访访加症旋攻加症旋攻直流直流输电输电的特点的特点800KV800KV更具更具优势优势的直流方案的直流方案800KV速速500KV私游私游 眼眼厌厌杭杭800KV望望500KV碍碍1.6倒倒 厌红厌红碍私游碍私游贯贯复摘游叙复摘游叙厌厌噪友具奥噪友具奥织织、粹增奥、粹增奥织织、摘游非、摘游非、错马错马噪、私游异噪、私游异兴兴、旋、旋掷掷瓸棉、考迭肉脚瓸棉、考迭肉脚 纳攒击纳攒击杭杭诺泽诺泽杭天碍金眼杭天碍金眼宽闸宽闸 互博庄互博庄丝电厌丝电厌私游私游500三升直三升直 吗吗容垓下

7、容垓下满电厌满电厌私游私游640三升直三升直 隶展蝴博隶展蝴博电厌电厌私游私游720三升直三升直杭酉碍金眼杭酉碍金眼迟迟筒筒 互博庄互博庄丝电厌丝电厌私游私游1418六六闯闯 吗吗容垓下容垓下满电厌满电厌私游私游1905六六闯闯 隶展蝴博隶展蝴博电厌电厌私游私游2078六六闯闯800KV800KV更具更具优势优势的直流方案的直流方案特特高高压压直直流流电电压压等等级级高高、输输送送容容量量大大，线线路路路路径径和和线线路路选选型型 对环对环境起到关境起到关键键的影响。的影响。特特高高压压直直流流运运行行的的电电压压等等级级更更高高，线线路路走走廊廊和和站站址址的的环环境境较较 为为复复杂杂和和

8、恶恶劣劣，面面临临高高海海拔拔、污污秽秽、覆覆冰冰等等复复杂杂恶恶劣劣的的外外绝绝缘缘 环环境境条条件件，国国内内外外没没有有现现成成的的工工程程经经验验可可以以借借鉴鉴，也也没没有有标标准准 规规范可以参照。范可以参照。特特高高压压直直流流系系统统输输送送容容量量大大，受受端端侧侧有有多多条条直直流流线线路路与与交交流流 系系统统相相连连。对对送受端送受端电电网安全网安全稳稳定运行提出了更定运行提出了更严严酷的要求。酷的要求。特高特高压压直流直流输电输电技技术创术创新面新面临临的挑的挑战战特特高高压压直直流流工工程程大大多多数数设设备备属属于于世世界界上上首首次次研研制制，在在技技术术、设设

9、计计、制制造造等等方方面面均均存存在在需需要要突突破破的的地地方方。关关键键设设备备电电压压等等级级 高高、容容量量大大、运运输输限限界界小小、结结构构紧紧凑凑、制制造造工工艺艺复复杂杂，所所涉涉及及 的众多核心技的众多核心技术术均是世界均是世界难题难题。特特高高压压直直流流输输电电在在科科研研、设设计计、设设备备制制造造、工工程程建建设设和和调调试试 等等都都是是第第一一次次，没没有有现现成成的的工工程程经经验验可可以以借借鉴鉴，没没有有国国际际标标准准 可以参照。可以参照。特高特高压压直流直流输电输电技技术创术创新面新面临临的挑的挑战战特高特高压压直流的关直流的关键问题键问题1、设备设备制

10、造制造2、外、外绝缘绝缘3、过电压过电压与与绝缘绝缘配合配合4、控制保、控制保护护5、对电对电网影响及网影响及稳稳控配置控配置6、无功配置、无功配置7、孤、孤岛岛运行配置运行配置13目目录录特高特高压压直流直流输电输电技技术术特点特点1特高特高压压直流直流输电输电系系统统成套成套设计设计总结总结2443特高特高压压直流直流输电输电系系统设备选统设备选型型系系统设计统设计换换流器布置方案流器布置方案每极每极单换单换流器流器每极双每极双换换流器流器-并并联联每极双每极双换换流器流器-串串联联1、练卖练卖2、贯贯复明复明闸闸尔尔3、拭、拭辖辖住住4、贯贯复刷复刷铁饭铁饭座天座天5、台鬃懂己、台鬃懂己

11、6、逾金、逾金宽闸宽闸尔尔1、顿顿住摘游叙刷住摘游叙刷铁饭铁饭座座2、治、治12茨助摘游茨助摘游卖卖兄台兄台卖卖疏疏邻邻 访访台鬃懂台鬃懂3、贯贯复明复明闸闸夜夜4、拭、拭辖辖天天5、墨、墨务务卡卡场场1、攒攒摘游噪摘游噪钱钱游茎游茎办办2、播刷、信拿、播刷、信拿编编肘夏柜肘夏柜3、审顺审顺左簧底看速左簧底看速尔尔系系统设计统设计换换流器布置方案流器布置方案眼眼厌厌切切镰镰普榜普榜 400kV+400kV 500kV+300kV 600kV+200kV普榜泄普榜泄钉钉航警航警团缘团缘 贯贯复刷复刷铁铁茎茎办办 邦眼邦眼厌厌泪年泪年 播刷信拿播刷信拿 邻访邻访猜温懂猜温懂系系统设计统设计平抗布置

12、平抗布置闭闭看平弓年涌眼拷噪切臂圭桂油考看平弓年涌眼拷噪切臂圭桂油考 咖丰懂油考下咖丰懂油考下凑凑尔尔红红非而碍板天非而碍板天掷掷育育邻访邻访眼眼厌厌崖崖 倾倾0.00000.00250.00500.00750.01000.01250.01500.01750.0200420410400390380370430440kVV91有平抗临临艾碍艾碍严严12茨助摘游噪丰茨助摘游噪丰 露油考眼露油考眼厌厌泄速泄速000000.00250.00500.00750.01000.01250.01500.01750.0200.900850800750700650600550500950kVV52a有 平 抗湿玉

13、，湿玉，52板板眼低摘游叙碍非眼低摘游叙碍非红红眼眼厌厌泄速泄速系系统设计统设计平抗布置平抗布置系系统设计统设计旁路开关旁路开关旁路开关旁路开关在每个在每个12脉脉动阀组动阀组上并上并联联旁旁路开关，能路开关，能够够更更为为灵活的运行灵活的运行方式。每个方式。每个单阀组单阀组可以独立运可以独立运行行合理合理设设置避雷器及平波置避雷器及平波电电抗器分开抗器分开设设置，有效置，有效 降低降低绝缘绝缘水平水平所采用的所采用的 MOA配置使配置使过电压过电压降低，加上合适的安全裕度可使降低，加上合适的安全裕度可使 对设备对设备的的绝缘绝缘要求相要求相对对降低。降低。800千伏直流系千伏直流系统绝缘统绝

14、缘水平比水平比 500kV直流系直流系统绝缘统绝缘水平水平 的的1.6倍降低最大达到倍降低最大达到30%。系系统设计统设计过电压绝缘过电压绝缘配合配合增增设设A2避雷器避雷器 平波平波电电抗器极母抗器极母线线和中性和中性线线分分设设800kV关关键设备绝缘键设备绝缘水平水平绝缘绝缘水平水平500kV换换流流变变 高高压阀侧压阀侧/(x1.6)换换流流变变 高高压阀侧压阀侧平平波波电电抗抗器器 前前的的高高压压直直 流极流极设备设备平平波波电电抗抗器器 后后的的高高压压直直 流极流极设备设备SIWV(kV)1175/1880160016001600LIWV(kV)1675/26801800180

15、01950SIWV/LIWV0.7010.8890.8890.821绝缘绝缘配合：安全裕度配合：安全裕度说说明明绝缘绝缘裕度裕度(SIWV/LIWV/STIWV)阀阀15%/15%/20%换换流流变变（阀侧阀侧）15%/20%/25%平波平波电电抗器抗器15%/20%/25%阀厅设备阀厅设备15%/20%/25%直流直流场场15%/20%/25%系系统设计统设计外外绝缘绝缘直流直流污闪电压污闪电压与与绝缘绝缘距离的关系距离的关系（a）I-串布置串布置（b）V-串布置串布置在瑞典在瑞典STRI进进行。行。验证验证了了污闪电压污闪电压与与绝缘绝缘距离具有良好的距离具有良好的线线性性 关系；憎水性关

16、系；憎水性闪络闪络梯度比梯度比亲亲水性高出近水性高出近150%系系统设计统设计外外绝缘绝缘决函眼决函眼厌厌舵舵变电变电懂懂单节单节和双和双节结节结构在模构在模拟拟的塔的塔头头布置布置进进行操作冲行操作冲击击和雷和雷电电冲冲击试验击试验，结结果果 表明，表明，单节结单节结构复合构复合绝缘绝缘子子绝缘绝缘性能更性能更优优。系系统设计统设计电电磁磁环环境境 800kV特高特高压压直流直流线线路路电电磁磁环环境限境限值值 直流直流线线路下方地面合成路下方地面合成电场电场：30kV/m 临临近民房的最大合成近民房的最大合成场场强强：25kV/m 离子流密度的限离子流密度的限值值：100nA/m2 直流磁

17、直流磁场场限限值值：10mT 直流极直流极线线外外侧侧20m处处无无线电线电干干扰扰限限值值：58dBV/m 可听噪声限可听噪声限值值：45dB(A)系系统设计统设计过电压过电压与与绝缘绝缘配合配合私游私游错马错马噪又明噪又明 持持续续运行运行电压电压幅幅值值（CCOV）持持续续运行运行电压电压峰峰值值（PCOV）荷荷电电率率V：0.951A2：0.95左右左右 C2、M1、M2、CB1A、CB1B：0.9左右左右DB、DL：0.80.9左右。左右。直流参考直流参考电压电压（Uref）避雷器的残避雷器的残压压特性（特性（V-I曲曲线线）避雷器能量。避雷器能量。系系统设计统设计过电压过电压与与绝

18、缘绝缘配合配合 绝缘绝缘裕度裕度设备设备绝缘绝缘裕度裕度(SIWV/LIWV/STIWV)非非15%/15%/20%摘游叙非侯摘游叙非侯15%/20%/25%年拷年拷15%/20%/25%私游圾私游圾贯贯复复15%/20%/25%特高特高压压直流直流输电输电控制系控制系统结统结构构 播刷播刷编编肘肘镰镰臂碍堂柏臂碍堂柏诺泽诺泽 台鬃懂台鬃懂播刷播刷编编肘提以碍肘提以碍汤窝汤窝懂懂 台看症台看症播刷播刷编编肘碍肘碍暂暂旦旦飞汤飞汤帽帽邻访邻访 牛牛进进堂柏堂柏镰镰臂臂诺泽诺泽碍碍抢抢沫沫 夜夜闲闲北北 播刷播刷编编肘肘闭闭看夜中台看看夜中台看钱铺钱铺碍碍聋聋桃桃 帽帽课课夜夜闲闲北普榜反北普榜反

19、钱铺钱铺上受于上受于 切居切居聋聋桃桃直流直流输电输电控制保控制保护护从工程从工程设计设计到系到系统试统试运行的工作运行的工作过过程程30目目录录特高特高压压直流直流输电输电技技术术特点特点1特高特高压压直流直流输电输电系系统统成套成套设计设计总结总结243特高特高压压直流直流输电输电系系统设备选统设备选型型工程工程实实践践云广特高云广特高压压直流直流输电输电工程工程楚雄楚雄换换流站流站穗穗东换东换流站流站云广直流工程西起云南楚雄州禄丰县，东至广东省广州 增城市，途经云南、广西、广东三省（区），线路全长 1373km，额定电压800kV，输电容量500万kW，总投资140.7亿元。工程2009

20、年12月28日单极投运，2010年6月18日双极投运。楚雄楚雄侧侧接地极接地极穗穗东侧东侧接地极接地极 工程概况工程概况工程建设规模：云南侧楚雄换流站、广东侧穗东换流站 直流线路 1373km，接地极线路楚雄侧109km、穗东侧94km 楚雄侧接地极，穗东侧和贵广二回直流工程共用接地极 工程建工程建设规设规模模工程工程实实践践云广特高云广特高压压直流直流输电输电工程工程不不同同的的运运行行方方式式通通过过对对直直 流流场场和和阀阀组组的的连连接接配配置置实实 现现。每极双每极双12脉脉动阀组动阀组串串联结联结构使运行方式多构使运行方式多样样化化工程工程实实践践云广特高云广特高压压直流直流输电输

21、电工程工程反桂反桂邻访邻访，21箔箔宏星反桂宏星反桂3/4反桂反桂1/2反桂反桂卖卖桂桂邻访邻访，20箔箔宏星宏星卖卖桂桂闻闻山郎因山郎因天天场场郎因郎因1/2卖卖桂桂闻闻山郎因山郎因天天场场郎因郎因OLT赏赏，12箔箔卖卖非而非而OLT卖卖桂桂OLT乙桂乙桂OLT寻寻桂桂邻访邻访工程工程实实践践云广特高云广特高压压直流直流输电输电工程工程 典型运行方式：整流站与交流系典型运行方式：整流站与交流系统联统联网运行、整网运行、整 流站孤流站孤岛岛运行运行 特高特高压压直流直流输电输电系系统统的基本运行方式：的基本运行方式：1)双极全双极全压压运行方式运行方式2)双极半双极半压压运行方式运行方式3)

22、双极一极全双极一极全压压一极半一极半压压运行方式运行方式4)单单极全极全压压金属回金属回线线方式方式5)单单极全极全压压大地回路方式大地回路方式6)单单极半极半压压金属回金属回线线方式方式7)单单极半极半压压大地回路方式大地回路方式特高特高压压直流的关直流的关键设备键设备换换流流变压变压器器套管（穿套管（穿墙墙套管和套管和换换流流变变套管）套管）换换流流阀阀旁路开关旁路开关平波平波电电抗器抗器控制保控制保护护设备选设备选型型交流滤波器换流 变压器换流变阀 侧套管换流阀穿墙套管旁路 开关旁路刀阀平波 电抗器电压 分压器电容器隔离 开关直流线路直流滤波器 电容器避雷管接地刀阀交流系统设备选设备选型

23、型换换流流变压变压器器 运输限界小和特高压电压作用下的绕组绝缘结构设计 外置式阀侧引线出线装置 真空型有载调压开关 阀侧套管 高端换流变漏磁分布、杂散损耗以及局部过热的控制 冷却器 高端换流变压器的抗短路设计 高强度紧凑型油箱结构设备选设备选型型平波平波电电抗器抗器 多层绕组并联，干式空心，自然空气冷却，户外布置，采用支柱绝缘 子支撑。平抗分别布置在极线和中性母线上，每两台串连为一组。因平抗的支撑结构长期运行在特高压直流户外场中，综合考虑直流耐 受能力、污耐压、抗震等性能要求，采用合成支柱 5英寸光控晶闸管 800kV/3125A特高压晶闸管换流阀阀塔结构设计，采用双12脉动、悬吊式双重阀单阀

24、塔串联结构，换流阀最大的技术挑战来自于型式试验，包括多重阀绝缘试验，运行 试验等试验项目和试验判据设备选设备选型型换换流流阀阀 母母饮饮摘游摘游紧紧4组DT11/24双调谐滤波器、4组DT13/36滤波器、2组HP3滤波器、8组并联电容器。穗穗丝丝摘游摘游紧紧 4组DT11/24双调谐滤波器、3组DT13/36滤波器、8组并联 电容器。设备选设备选型型交流交流滤滤波器波器 互庄左簧互庄左簧无源滤波器三调谐(TT12/24/45)每站每极装设1组设备选设备选型型交流交流滤滤波器波器41 800kV私游晰迭异私游晰迭异兴兴复合外套绝缘子额定直流电流：4000A开断直流电流：4000A雷电冲击耐受电

25、压：1950kV操作冲击耐受电压：1600kV设备选设备选型型直流旁路开关直流旁路开关42 800kV私游私游颠颠筒异筒异兴兴复合外套绝缘子额定直流电流：4000A瞬时直流电流：20kA雷电冲击耐受电压：1950kV操作冲击耐受电压：1600kV设备选设备选型型直流隔离开关直流隔离开关43 800kV私游眼游湿私游眼游湿闸诱闸诱臂臂额定直流电流：3125A精度：0.2%设备选设备选型型直流直流电电流流测测量装置量装置44 800kV私游切私游切厌厌噪噪复合外套标称直流电压：800kV精度：0.2%(0.1 1.1pu)0.5%(1.1 1.5pu)响应时间：100s设备选设备选型型直流分直流分

26、压压器器45 800kV直流避雷器：无间隙氧化锌避雷器复合外套雷电冲击保护水平/配合电流:1579kV/10kA操作冲击保护水平/配合电流:1328kV/1kA设备选设备选型型直流避雷器直流避雷器46 800kV直流支柱绝缘子：复合外套额定直流电压：800kV雷电冲击耐受电压：1950kV操作冲击耐受电压：1600kV设备选设备选型型直流支柱直流支柱绝缘绝缘子子47主要设备选择 800kV直流穿墙套管：复合外套额定直流电流：3125A雷电冲击耐受电压：1950kV操作冲击耐受电压：1600kV48云广特高云广特高压压直流工程控制保直流工程控制保护护系系统结统结构构运行年份运行年份5000MW额

27、额定功率定功率 运行运行时间时间（小（小时时）输输送送电电量量（亿亿千瓦千瓦时时）2009年年2010年年2011年年2012年年2013年年16月月 合合计计25.76117.07158.96211.4197.9611.134313914201857 运行情况运行情况云广特高云广特高压压直流工程自投运以来运行情况直流工程自投运以来运行情况总总体平体平稳稳。截至。截至2013年年6 月月30日，楚雄日，楚雄换换流站累流站累计计安全运行安全运行1492天，累天，累计计西西电东电东送送电电量达量达 611.1亿亿度，度，满负满负荷（荷（5000MW）运行）运行时间时间达到达到1857小小时时。工程工程实实践践云广特高云广特高压压直流直流输电输电工程工程