±800kV特高压直流输电系统运行方式研究

2022-09-11

随着西电东送线路的增加, 输电线路走廊紧张的问题愈发突出, 采用±800kV特高压直流输电技术, 不但有利于加大输电规模, 节约大量的输电走廊资源, 还可以提高电网的安全稳定水平。±800kV云广特高压直流输电工程是国家特高压直流输电示范性工程, 额定传输功率5000MW。它的建设是南方电网落实科学发展观的战略性举措, 对满足“十一五”期间云电外送东部, 实现南方电网资源优化配置, 缓解广东电源建设压力, 起着重要的促进作用。

±800kV云广特高压直流输电系统在单极中使用了双阀组设计, 每极由两个十二脉动阀组串联组成, 单个阀组可以独立运行, 这种特殊的结构直接影响了直流系统的运行方式。本文主要研究特高压输电系统运行方式的配置及转换特点。

1 特高压直流输电系统的基本结构

±800 kV的直流输电工程单极具有两个12脉动串联阀组:高压阀组和低压阀组。单个阀组的解锁/闭锁可以独立于同极另一阀组的运行状态, 阀组的典型结构如图1所示, 各阀组均配置了一台高速旁路开关, 每个阀组可以被旁路开关 (Q93) 旁路并退出运行, 但要确保整流站与逆变站投入运行的阀组数目相同 (见图1) 。

利用高速旁路开关可以方便的把阀组从直流回路中隔离出来, 当换流站的一极中只有一个阀组准备解锁时, 相邻阀组的旁路开关和旁路刀闸必须闭合;如果两个阀组都要解锁, 两阀组的旁路开关与旁路刀闸必须都断开。当一个阀组闭锁后, 为保证本极内另一阀组的正常运行, 其旁路开关必须闭合。这种灵活的运行方式提高了直流系统的可用性。

2 阀组运行方式选择

阀组采用旁路开关与旁路刀闸后, 阀组运行方式有如下几种。

一极可只解锁单阀组, 只解锁单阀组时, 整流站和逆变站可选择解锁阀组的组合包括:整流站高端阀组与逆变站高端阀组解锁、整流站高端阀组与逆变站低端阀组解锁、整流站低端阀组与逆变站高端阀组解锁、整流站低端阀组与逆变站低端阀组解锁。

任一阀组可以独立于同极另一个阀组的状态进行闭锁, 组合包括:一极双阀组运行, 闭锁高端阀组、一极双阀组运行, 闭锁低端阀组、一极仅高端阀组运行, 闭锁该阀组、一极仅低端阀组运行, 闭锁该阀组。

任一阀组可以独立于同极另一个阀组的状态进行解锁, 组合包括:一极高端阀组运行, 解锁低端阀组、一极低端阀组运行, 解锁高端阀组、一极仅解锁高端阀组、一极仅解锁低端阀组。

两个阀组可同时解、闭锁。

3 直流结线方式选择

特高压直流可采用如下几种结线方式。

(1) 双极方式。即双极均投入运行, 两侧通过接地极和接地极线路正常接地。双极方式包括完整双极方式, 即整流站和逆变站双极均双阀组投入运行的方式;3/4双极不平衡方式, 即整流站和逆变站一极双阀组运行, 一极单阀组运行的方式;1/2双极平衡方式, 即整流站和逆变站双极均单阀组投入运行的方式。其中两侧换流站同一极相同阀组 (同为高端阀组或低端阀组) 运行为对称型方式, 两侧换流站同一极不同阀组运行为交叉型方式。对于1/2双极平衡方式, 同一换流站的双极可以不同阀组运行, 即一极高端阀组、另一极低端阀组运行。

(2) 单极大地回线方式。即正、负两极中仅一极运行, 两侧通过接地极和接地极线路正常接地, 并通过大地构成电流回路。单极大地回线方式包括完整单极方式, 即单极双阀组投入运行的方式;1/2单极方式, 即单极单阀组投入运行的方式。其中两侧换流站同一极相同阀组运行为对称型方式, 两侧换流站同一极不同阀组运行为交叉型方式。

(3) 单极金属回线方式。即正、负两极中仅一极运行, 以停运极的直流线路作为电流回路, 逆变侧通过高速接地开关接地, 整流侧不接地。单极金属回线方式包括完整单极方式, 即单极双阀组投入运行的方式;1/2单极方式, 即单极单阀组投入运行的方式。其中两侧换流站同一极相同阀组运行为对称型方式, 两侧换流站同一极不同阀组运行为交叉型方式。阀组运行状态参见单极大地回线方式。

(4) 空载加压试验方式。即空载加压试验侧设定为OLT模式, 直流线路接入, 接地极线路连接;对侧直流线路隔离, 极母线接地刀闸合上。高端阀组、低端阀组可以单独进行OLT试验, 也可以双阀组同时进行OLT试验。

直流结线方式 (状态) 转换关系如图2所示。

在双极停运或备用状态下, 可以进行直流系统运行接线方式的任何配置, 在双极解锁状态下不能进行任何接线方式的配置或转换;单极大地回线是基本的配置, 通常直流接线方式的转换都要通过此方式进行。单极大地 (金属) 回线方式下, 在该极处于解锁状态时可以进行大地回线与单极金属回线之间的转换;单极大地回线方式下, 可以配置形成双极方式。

由于特高压直流输电系统两侧采用的都是“双十二脉动”的接线方式, 可能的直流系统运行方式有77种之多 (见表3) , 常用的有21种, 其配置方式比较复杂, 但是其运行接线方式的转换只需通过改变极、接地极线路、直流线路和转换中性母线的配置完成, 并不涉及到阀组。

4 特高压直流系统运行方式

云广特高压直流的运行方式共有77种, 总体可分为二大类:单极运行和双极运行, 其中完整单极运行4种, 1/2单极运行16种, 3/4双极 (一极完整, 一极Ⅰ/2) 不平衡运行8种, 完整双极运行1种, 1/2双极平衡运行16种, 完整双极降压运行4种, 一极降压一极全压运行20种, 单极降压运行8种。其具体运行方式如下所示 (1) 完整单极运行, 包括两站极Ⅰ (Ⅱ) 大地 (金属) 返回; (2) 1/2单极运行, 包括对称型 (仅极Ⅰ或极Ⅱ的高、低端阀组在金属或大地方式下对应运行) 、交叉型 (仅极Ⅰ或极Ⅱ的高、低端阀组在金属或大地方式下交叉运行) ; (3) 3/4双极不平衡运行, 包括对称型 (两站仅极Ⅰ (Ⅱ) 高 (低) 端阀组退出运行) 、交叉型 (一极运行, 另一极整流与逆变高低端阀组交叉运行) ; (4) 完整双极运行, 包括两站四组阀组投入运行; (5) 1/2双极平衡运行, 包括对称型 (双极均对应阀组运行) 、交叉型 (双极均高低端阀组交叉运行) ; (6) 完整双极降压运行, 包括极Ⅰ和极Ⅱ同时在08pu或0.7pu运行; (7) 一极降压一极全压运行, 包括对称型 (一极全压运行或400k V单阀组对称运行, 另一极0.8pu或0.7pu运行) 、交叉型 (一极400kV单阀组高低端阀组交叉运行, 另一极08pu或0.7pu运行) ; (8) 单极降压运行, 包括仅极Ⅰ (Ⅱ) 0.8pu (0.7pu) 大地 (金属) 返回。