堅持科技創新 助推電業發展

南方電網超高壓公司曲靖局

南方電網超高壓公司曲靖局成立于1996年8月12日,是超高壓公司系統內成立最早的基層單位，主要負責將云南清潔水電（溪洛渡水電站、糯扎渡水電站、魯布革水電站等）和本地的富余電力（曲靖電廠、滇東電廠、宣威電廠等）送往廣東、廣西負荷中心。目前管轄設備包括±500kV牛寨換流站和500kV羅平變電站，換流容量789萬kW，變電容量159萬kW；交直流輸電線路16條共1 720 km。所轄資產規模約64億元。近年來，曲靖局立足于高壓直流輸電技術、設備故障隱患整治、現場智能化應用累計實施科技項目19項，取得了一系列優秀的成績，包括各類科技獎勵36項；獲得專利授權135件，其中發明專利8件；完成科技項目成果轉化3項，累計收益8萬元；2017、2019年獲得超高壓公司科技管理先進單位。進入“十四五”曲靖局將堅決落實黨中央關于創新工作的決策部署，切實優化布局、統籌資源、完善機制、推動創新，努力開創曲靖局創新工作新局面，為云電外送做出新的貢獻。

圖1 ±500kV 牛寨換流站

1 高壓交流開關選相分合閘不穩定因素及改進措施研究科技項目

±500kV牛寨換流站為防止換流變及交流濾波器開關分合閘操作時產生涌流及操作過電壓加裝了選相分合閘裝置，但從投運以來的運行情況看該裝置沒能有效地抑制涌流，交流濾波器開關合閘時仍會隨機出現大小不一的涌流，并導致過多起保護誤動。此外，牛寨站交流濾波器開關分閘后一段時間出現斷口電弧重燃的根本原因還沒有徹底查明，給現場作業人員、電網及設備帶來極大的安全隱患?；谝陨蟽蓚€問題，本項目主要從換流變勵磁涌流、開關選相分合閘不穩定因素及改進措施、牛寨站交流濾波器開關電弧重燃現象這3個方面開展研究。

項目主要的研究內容：1）通過分析換流變勵磁涌流產生的機理，并詳細分析影響換流變勵磁涌流大小的因素，從而提出減小勵磁涌流的措施，根據仿真及錄波數據提出換流變的最佳合閘時刻，對換流變的現場運維工作具有指導意義；2）從一、二次設備研究影響交流濾波器開關分、合閘不穩定的因素，根據現場運行開關的試驗數據和錄波數據，分析了控制器、開關等設備對整體不穩定性的影響程度，提出在不確定的隨機合閘偏差下最優合閘整定值計算方法，并提出開關合閘整定值的修正意見，經過現場驗證，修正定值后的合閘涌流抑制效果明顯；3）從錄波數據和仿真計算兩個方面對牛寨站交流濾波器開關開斷過程中電弧重燃的現象進行了研究，探索采用選相分閘技術抑制電弧重燃的技術措施，分析牛寨站交流濾波器開關電弧重燃的共同特點，并提出交流濾波器開關電弧重燃抑制措施，提高開關運行的可靠性。

本項目獲得授權國家發明專利4項，實用新型專利5項，發表中文核心期刊論文2篇，普通技術期刊論文6篇，編寫技術規范1份（初稿）、運維手冊1份（地處級）、技術報告5份、工作報告1份。通過本項目研究成果的應用可以減小換流變的合閘勵磁涌流、提高選相分合閘裝置的控制效果及抑制交流濾波器開關分閘后電弧重燃現象，課題研究的成果具有一定的經濟、社會效益和推廣應用價值。

2 換流站一次主設備故障因素分析及快速診斷搶修應急體系研究項目

換流站一次主設備故障因素分析及快速診斷搶修應急體系研究項目是以“西電東送”主通道牛從直流牛寨換流站一次主設備為例，通過分析直流輸電系統運行特點及各設備的結構特點、原理，總結出換流站各一次主設備典型故障類型、故障原因、故障表象、風險分析及預控措施，形成了一套完善的換流站一次主設備主設備典型故障因素分析及預控措施。

項目結合設備搶修組織要素，從故障初步分析、隔離措施、信息報送、備品備件管理、搶修資源調配、故障原因分析、搶修現場安全管控、搶修工藝控制等管控環節形成了一套行之有效的換流站一次主設備故障快速診斷及搶修應急體系。項目完成的換流站主設備故障快速診斷及搶修應急體系包括：1）換流變壓器套管故障快速診斷及搶修應急包；2）交流濾波器開關爆炸、閃絡或重燃故障快速診斷及搶修應急包；3）中性母線避雷器故障快速診斷及搶修應急包；4）換流變壓器故障快速診斷及搶修更換應急包；5）換流變壓器分接開關故障快速診斷及搶修應急包；6）交流濾波器大組GIL母線故障快速診斷及搶修應急包；7）設備發熱缺陷快速診斷及搶修應急包；8）交流濾波器不平衡保護跳閘故障快速診斷及搶修應急包。目前，該項目所屬各應急包均已在各換流站設備故障搶修中得到廣泛應用，應急搶修效率顯著提高。

圖2 防止濾波器斷路器電弧重燃控制策略時序

圖3 Y0Y型和Y0D型換流變壓器電流峰值隨關合時刻變化曲線

本項目獲得實用新型專利7項，發表專業論文4篇。截至目前，項目成果所屬應急包，已用于指導運行檢修人員多次快速完成了牛寨換流站、普洱換流站、楚雄換流站交流濾波器故障跳閘、套管將軍帽發熱等故障診斷和事故搶修工作，應急搶修效率顯著提高，提高了直流輸電系統能量可用率，由此確保了西部清潔水電及風電能源可順利輸送至負荷中心，有效避免了“棄風、棄水”。

3 影響同塔雙回換流站現場檢修質量關鍵因素分析及管控措施研究科技項目

牛從直流工程是世界上唯一一條±500kV同塔雙回的直流輸電工程，其輸送容量高達6400 MW，對于南方電網的安全穩定運行有著舉足輕重的作用，一旦發生雙回或雙極閉鎖，將可能導致南方電網主網架失穩，加強同塔雙回直流換流站檢修質量管控，提升同塔雙回直流輸電系統設備運行穩定性，對主網架的安全穩定有著積極的意義。

本項目主要研究內容如下：1）對項目研究背景進行梳理，明確現有檢修及停電方案的缺點，對牛從直流的整體運行情況進行分析，介紹狀態檢修、歷年出現的閉鎖事件、直流非計劃停運事件、重要異常及重大緊急缺陷等相關問題的研究現狀；2）分析擬定了同塔雙回換流站電力設備狀態檢修策略的制定方案以及同塔雙回換流站直流設備狀態檢修的應用及管理方案，比較單回輪停及雙回全停兩種停電方案的優缺點，制定濾波器組最優不停電檢修安排；3）針對歷年閉鎖事件、直流非計劃停運及重大緊急缺陷從一次設備、控制保護設備、閥及閥冷設備3個部分總結出了可以通過提高檢修質量預防故障或缺陷發生的設備及項目清單提高檢修質量的設備和項目清單，然后對同塔雙回直流系統的閉鎖因素進行了一次全面梳理；4）詳細分析了單一故障導致單極、雙極、雙回四極閉鎖的因素，并與以往該設備曾出現過的故障案例或缺陷相結合，總結具有提高檢修質量的項目清單，使研究成果更加切合實際；5）通過對控制保護系統間信息流、物質流的分析，研究不同運行方式下，不同控制保護物理連接回路及邏輯功能之間的相互影響，分析開展檢修極控制保護設備檢修工作時可能存在的風險以及開展檢修工作時直流輸電系統安全穩定運行的邊界條件；6）總結梳理了同塔雙回直流換流站原則上可以進行冗余設備不停運直流檢修工作的設備清單，對每一設備進行詳細分析，得出了可以在不進行驗證實驗的情況下風險較小地開展在線檢修的設備清單。

項目研究成果提煉形成國家發明專利1項，實用新型專利4項，已發表中文核心期刊論文2篇。本項目梳理分析了牛從直流發生的所有閉鎖事件以及自2014年以來牛寨換流站、從西換流站發生的82起緊急、重大設備缺陷案例，分析了容易因檢修質量不良導致設備出現異常的因素，并針對性地總結具有提高檢修質量的典型設備和項目清單，對順利開展牛從直流工程的同塔雙回換流站直流設備檢修工作、提升設備運維質量，促進直流輸電系統安全穩定運行具有重要意義，最終實現提升高壓直流輸電系統設備技術監督和管控能力，提高牛從直流運維專業化、規范化、精細化工作水平。2017年至2019年，超高壓輸電公司曲靖局在牛寨換流站應用本項目上述研究成果在牛從直流年度停電檢修和迎峰度夏期間設備運維過程中取得了很好的效果，2017、2018、2019年 連續3年沒有因檢修質量不良和運維不到位發生閉鎖故障和臨停事件，極大提高了牛從直流運行的可靠性，為消納清潔能源，減少云南水電棄水做出了巨大貢獻。

圖4 獲權專利