特高壓換流站高海拔高地震烈度關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究應(yīng)用

南方電網(wǎng)超高壓公司大理局

1 參加研究和項(xiàng)目完成的單位：中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司大理局、南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司、中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院有限公司、西安西電電力系統(tǒng)有限公司、廣州白云電器設(shè)備股份有限公司、桂林電力電容器有限責(zé)任公司、北京電力設(shè)備總廠有限公司、許繼集團(tuán)有限公司、保定天威保變電氣股份有限公司

2 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

我國(guó)國(guó)土60%-80%面積位于地震帶，電力資源豐富的西南、西北等地區(qū)多在高地震烈度區(qū)。滇西北至廣東±800kV特高壓直流工程是落實(shí)國(guó)務(wù)院大氣污染防治行動(dòng)重點(diǎn)輸電通道，送端新松換流站是國(guó)內(nèi)外首個(gè)海拔最高（2400m）、抗震設(shè)防烈度最高（9度，水平加速度0.4g）特高壓換流站。主設(shè)備高15 m以上，高海拔外絕緣問題突出，對(duì)抗震更不利。無現(xiàn)行規(guī)范和案例，電氣空氣凈距要求嚴(yán)格，布置約束條件眾多。設(shè)備地震易受回路牽拉二次破壞，設(shè)備研制難度極大。

項(xiàng)目依托新松換流站開展科技攻關(guān)，按換流站解耦方案/關(guān)鍵參數(shù)選取→主設(shè)備抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)→真型試驗(yàn)驗(yàn)證主線，將綜合性問題分解為若干關(guān)鍵技術(shù)，攻克三高疊加世界級(jí)難題，取得系列開創(chuàng)性成果。

系統(tǒng)研究應(yīng)用了多種新型減隔震措施和抗震方法，首次解決特高壓直流穿墻套管、隔離開關(guān)、旁路開關(guān)、平波電抗器、換流閥塔等大空間大尺寸高重心設(shè)備抗震技術(shù)難題。

首次研究應(yīng)用直流穿墻套管、隔離開關(guān)、旁路開關(guān)、換流變壓器閥側(cè)套管、避雷器等特高壓直流主設(shè)備真型抗震試驗(yàn)及震后對(duì)比試驗(yàn)，破解抗震和電氣雙重性能試驗(yàn)考核難題。規(guī)范復(fù)合材料彈性模量和抗彎強(qiáng)度獲取方法，形成抗震試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

首次提出高海拔高地震烈度下特高壓直流場(chǎng)旁路開關(guān)、平波電抗器、電容器塔等設(shè)備回路全解耦設(shè)計(jì)原則和方法，完成直流場(chǎng)電氣和抗震整體解決方案，解決設(shè)備位移大、高海拔下空氣凈距和電場(chǎng)均壓高等多重難題，制定了特高壓換流站抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

首次提出了以閥塔、套管連接為核心的解耦設(shè)計(jì)原則和方法，優(yōu)化閥廳結(jié)構(gòu)，降低閥塔地震響應(yīng)。研究應(yīng)用可任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)的活動(dòng)關(guān)節(jié)金具等電氣和抗震整體解決方案，解決閥廳電場(chǎng)復(fù)雜、閥廳空間受限、閥塔地震位移大等限制的電氣連接難題。

首次解決了特高壓換流站2 400m高海拔下內(nèi)外絕緣協(xié)調(diào)配合難題，確定關(guān)鍵位置空氣凈距及絕緣考核電壓水平，解決閥廳設(shè)計(jì)瓶頸，減小設(shè)備尺寸及制造難度。

3 項(xiàng)目研究成果

項(xiàng)目獲發(fā)明專利15項(xiàng)、實(shí)用新型37項(xiàng)、標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)。特高壓換流站高海拔高地震烈度關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究應(yīng)用成果經(jīng)中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)鑒定整體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。±800kV新松換流站獲國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程金獎(jiǎng)。

工程2018年投產(chǎn)至今安全運(yùn)行超1 100天，指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先，2019年直流能量可用率100%。每年減少CO2排放超1 600萬t，輸送水電超200億kW·h，超深圳用電量1/4，得到國(guó)家能源局充分肯定，為早日實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和、促東西協(xié)調(diào)發(fā)展做重要貢獻(xiàn)，為粵港澳大灣區(qū)建設(shè)發(fā)揮積極作用。項(xiàng)目成果為我國(guó)高海拔高地震烈度特高壓直流輸電設(shè)計(jì)技術(shù)、試驗(yàn)技術(shù)和裝備制造發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)，為白鶴灘、藏東南等后續(xù)工程建設(shè)發(fā)揮引領(lǐng)示范作用。

圖1 特高壓閥廳設(shè)備采用Z型抗震連接金具等設(shè)計(jì)

±800千伏新松換流站 夕陽圖