淺談監(jiān)理工作中的直流輸電工程技術(shù)

侯鐵鑄

摘 要：近年來(lái)，直流輸電以其輸電距離遠(yuǎn)、電能損耗小、線路走廊窄的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，而直流輸電中的工程技術(shù)、系統(tǒng)原理，對(duì)于監(jiān)理工作人員來(lái)說(shuō)，成為了理解的難點(diǎn)、重點(diǎn)，文章就“糯扎渡”江門換流站工程監(jiān)理工作中對(duì)直流輸電工程技術(shù)的理解、學(xué)習(xí)，淺談直流輸電工程技術(shù)。

關(guān)鍵詞：直流；工程；技術(shù)；監(jiān)理

1 工程概況

糯扎渡電站送電廣東±800kV直流輸電工程是國(guó)家發(fā)改委確定的“十二五”期間國(guó)家重點(diǎn)工程，南方電網(wǎng)公司建設(shè)的第二條特高壓直流輸電工程，江門換流站工程是糯扎渡電站送電廣東±800kV直流輸電工程的逆變站，坐落于廣東省江門市，總輸電容量5000MW，江門換流站工程直流側(cè)設(shè)雙極，每極2個(gè)12脈動(dòng)閥組串聯(lián)；全站設(shè)（24+4）臺(tái)×239.8MVA單相雙繞組換流變壓器；500kV采用二分之三斷路器接線；500kV交流濾波器本期和遠(yuǎn)景均設(shè)置4大組總14小組，總?cè)萘?178 Mvar。

2 直流技術(shù)

2.1 直流輸電系統(tǒng)構(gòu)成

糯扎渡直流輸電系統(tǒng)的構(gòu)成主要由整流站（普洱換流站）、逆變站（江門換流站）和直流輸電線路構(gòu)成，江門換流站在糯扎渡工程中必要時(shí)也可作為整流站向云南普洱換流站送電，實(shí)現(xiàn)功率反送。

直流輸電工程有雙極方式、單極大地回線方式、單極金屬回線方式、單極雙導(dǎo)線并聯(lián)大地回線方式等多種運(yùn)行方式，糯扎渡直流工程采用雙極（正極和負(fù)極）兩端中性點(diǎn)接地方式，利用正負(fù)兩極導(dǎo)線和兩端換流站的正負(fù)兩極相連，構(gòu)成直流側(cè)閉環(huán)回路。兩端接地極所形成的大地回路，可作為輸電系統(tǒng)的備用導(dǎo)線，正常運(yùn)行時(shí)，直流電流的路徑為正負(fù)兩根極線。正負(fù)兩極在地回路中的電流方向相反，地中的電流為兩極電流的差值。兩極中的任一極均能構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行單極輸電系統(tǒng)（如糯扎渡工程2013年9月3日投運(yùn)的極2閥組2系統(tǒng)）。

2.2 12脈動(dòng)換流器

江門換流站采用的12脈動(dòng)換流器是由兩個(gè)6脈動(dòng)換流器在直流側(cè)串聯(lián)而成，其交流側(cè)通過(guò)換流變壓器的網(wǎng)側(cè)繞組并聯(lián)。換流變壓器的閥側(cè)繞組一個(gè)為星形接線，另一個(gè)為三角形接線，從而使得兩個(gè)6脈動(dòng)換流閥的交流側(cè)得到相位相差30°的換相電源。12脈動(dòng)換流器由V1-V12共12個(gè)換流閥組成，在每一個(gè)工頻周期內(nèi)有12個(gè)換流閥輪流導(dǎo)通，它需要12個(gè)與交流系統(tǒng)同步的間距為30°的按序觸發(fā)脈沖。

12脈沖換流器的優(yōu)點(diǎn)之一就是其直流電壓的質(zhì)量好，所含諧波成分少。其直流電壓為兩個(gè)換相電壓相差30°的6脈沖換流器的直流電壓之和，在每個(gè)工頻周期內(nèi)有12個(gè)脈動(dòng)數(shù)，稱為12脈動(dòng)換流器。直流電壓中僅含有12k次的諧波，而每個(gè)6脈動(dòng)換流器直流電壓中含有6（2k+1）次諧波，因此彼此的相位相反而相互抵消，有效的改善了直流側(cè)的諧波性能。12脈動(dòng)換流器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其交流電流質(zhì)量好，諧波成分少。交流電流中僅含12k+1次諧波，每個(gè)6脈動(dòng)換流器交流電流中的6（2k-1）次諧波在兩個(gè)換流變壓器之間環(huán)流，不進(jìn)入交流電網(wǎng)，12脈動(dòng)換流器的交流電流中不含這些諧波，有效的改善了交流側(cè)的諧波性能。

2.3 換流閥

換流閥作為“心臟”存在于直流輸電系統(tǒng)中，江門換流站換流閥采用400+400kV配置，0-400kV為低端閥廳，400-800kV為高端閥廳，當(dāng)直流輸電線路電壓升至800kV時(shí)，高、低端閥廳同時(shí)投運(yùn)，如果任何一個(gè)閥廳出現(xiàn)問(wèn)題，另一個(gè)橋可在400kV的電壓下繼續(xù)運(yùn)行，此時(shí)輸電線路電壓為400kV。每個(gè)12脈動(dòng)橋包括2個(gè)串列的6脈動(dòng)橋。每個(gè)6脈動(dòng)橋包括3個(gè)200kV直流電壓的雙重閥塔，每個(gè)雙重閥塔由2個(gè)單閥組成，單閥由2個(gè)晶閘管組件組成，每個(gè)雙重閥塔包含4個(gè)晶閘管組件。如圖1所示，一個(gè)晶閘管組件包括兩個(gè)閥段，每個(gè)閥段由15個(gè)晶閘管單元、一臺(tái)閥電抗器（限制晶閘管開通時(shí)電流突增和關(guān)斷狀態(tài)下瞬態(tài)dU/dt）、一臺(tái)均壓電容（均衡閥塔內(nèi)電壓、為RPU提供電源）組成。一個(gè)晶閘管單元包括晶閘管、TVM、直流均壓電阻（均衡晶閘管上的電壓）、阻尼電阻（減少阻尼電容和電感引起的震蕩，承擔(dān)阻尼電容電流）、阻尼電容（吸收晶閘管關(guān)斷時(shí)的沖擊電壓）等元件。

2.4 閥基電子（VBE）

閥基電子（VBE）設(shè)備：對(duì)換流閥晶閘管進(jìn)行觸發(fā)與監(jiān)視，將各閥連接至控制和保護(hù)系統(tǒng)，包括晶閘管控制與監(jiān)視系統(tǒng)（TC&M）模塊，光發(fā)射和接收模塊，控制保護(hù)恢復(fù)模塊（RPU），電源模塊和接口。

晶閘管控制與監(jiān)視系統(tǒng)（TC&M）：接收來(lái)自極控制盒保護(hù)的信號(hào)，將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成觸發(fā)晶閘管的脈沖和對(duì)每個(gè)閥段內(nèi)的控制脈沖，這些脈沖通過(guò)光發(fā)射板或RPU接口板轉(zhuǎn)換為光脈沖，通過(guò)光纜送到每只晶閘管和RPU。

光發(fā)射板：從TC&M接收信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為觸發(fā)光脈沖。

光接收板：接收每個(gè)TVM的回報(bào)信號(hào)，將信號(hào)傳送到TC&M系統(tǒng)。

晶閘管電壓檢測(cè)（TVM）：檢查晶閘管的閉鎖能力、檢測(cè)晶閘管能否開通、檢測(cè)晶閘管導(dǎo)通結(jié)束時(shí)刻、檢測(cè)晶閘管的過(guò)電壓保護(hù)電路是否能夠正常工作。

反向恢復(fù)保護(hù)單元（RPU）：每個(gè)閥段有一塊RPU板，RPU板串聯(lián)到閥組件均壓電容上，RPU板工作電源取自均壓電容兩端，晶閘管關(guān)斷且處于反向恢復(fù)時(shí)，VBE發(fā)送信號(hào)，如果RPU監(jiān)測(cè)到閥段上正向電壓的上升速率超過(guò)允許值，就會(huì)向該閥組件中的MSC發(fā)出觸發(fā)光脈沖，控制閥段內(nèi)所有晶閘管的導(dǎo)通。

多路星形光耦合器（MSC）：每個(gè)晶閘管組件安裝有一臺(tái)多路星形耦合器MSC，MSC包含兩個(gè)單元，一個(gè)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)閥段，MSC接收三路激光二極管發(fā)出的光脈沖，并均勻發(fā)送到與其相連的光觸發(fā)晶閘管。

3 結(jié)束語(yǔ)

直流輸電以其功耗小、造價(jià)低、電壓分布平穩(wěn)、輸送距離遠(yuǎn)、功率和電流的調(diào)節(jié)控制容易等特點(diǎn)，近些年被大面積應(yīng)用到電網(wǎng)中。但與交流輸電相比，直流輸電起步較晚，因此直流輸電原理、設(shè)備運(yùn)行原理等很難像交流輸電技術(shù)一樣被每個(gè)監(jiān)理人員所熟知。對(duì)于監(jiān)理工作而言，協(xié)調(diào)是重點(diǎn)、專業(yè)技術(shù)是根本，而對(duì)系統(tǒng)（設(shè)備）原理的掌握則是對(duì)知識(shí)的拓展、專業(yè)水平的提升。

參考文獻(xiàn)

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