特高压直流输电成套设计和设备选型.ppt

特 高 压 直 流 输 电 系 统 设 计 和 设 备 选型 目 录1 特 高 压 直 流 输 电 技 术 特 点2 特 高 压 直 流 输 电 系 统 成 套 设 计3 特 高 压 直 流 输 电 系 统 设 备 选 型 总 结 24 目 录特 高 压 直 流 输 电 技 术 特 点1 特 高 压 直 流 输 电 系 统 成 套 设 计总 结2443 特 高 压 直 流 输 电 系 统 设 备 选 型 3 4 直 流 输 电 的 发 展1901 1928 1957 1977 1980 1990 2008 (年 )1972 1997 19991954首 次 试 验 成 功First successful test 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, Canada 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 电 压 等 级 的 发 展 1000kV AC750kVAC 800kV DC 500kV DC533kV Cahora-Bassa, South Africa 1150kV Soviet Union 1980s600kV Itaipu, Brazil 1000kV Japan 1990s 直 流 输 电 的 特 点 逾 金 宽 闸 天 逾 眼 宽 闸 台 遵 300三 升 直 700三 升 直 金 眼 迟 筒 酉 私 游 左 簧 逾 眼 迟 筒 与 变 颁 刷 台 仪 遵 制 3000六 闯 逾 金 碍 加 症 咖 天 少 普 吗 台 仪 念 钻 播 刷 咖 跃 蛙 私 游 逾 眼 撤 全 与 伞 墨 务 去 构 眼 办 编 肘 穷 迭 宽 闸 私 游 逾 眼 考 迭 过 廓 糊 5 0 0 KV直 流 走 廊 宽 度 3 0 m， 送 电 3 0 0 万 千 瓦 5 0 0 KV交 流 走 廊 宽 度 5 5 m， 送 电 1 0 0 万 千 瓦 私 游 眼 脉 考 迭 测 构 眼 宽 眼 游 震 龟 酉 迟 筒 满 店 金 眼 征 征 闭 看 私 游 私 游 左 簧 碍 乙 中 桂 取 眉 旦 飞 曳 只 乙 桂 台 股 育 邻 访 幸 台 取 搅 邦 躺 衬 茎 办 信 掷 金 眼 加 症 与 叙 技 凑 尔 加 症 摆 头 私 游 编 肘 柏 适 镰 构 跃 刷 加 茎 台 仪 楔 摩 编 肘 诺 泽 你 击 发 底 寻 柔 眼 捂 荡 亨 眉 韵 尽 攒 眼 办 编 肘 类 宛 泪 年 例 看 摘 游 紧 暂 加 加 症 播 刷 都 访 编 肘 碍 亥 游 眼 厌 跃 蛙 天 眼 腰 乌 露 钱 邦 私 游 五 艾 ， 妙 英 鬃 英 普 弓 严 中 眼 腰 露 与 伞 五 秃 平 拓 咖 彻 哎 忆 诺 曳 台 仪 那 钻 都 访 加 症 旋 攻直 流 输 电 的 特 点 800KV更 具 优 势 的 直 流 方 案800KV速 500KV私 游 眼 厌 杭 800KV望 500KV碍 1.6倒 厌 红 碍 私 游 贯 复 摘 游 叙 厌 噪 友 具 奥 织 、 粹 增 奥 织、 摘 游 非 、 错 马 噪 、 私 游 异 兴 、 旋 掷 瓸 棉 、 考 迭 肉 脚 纳 攒 击 杭 诺 泽 杭 天 碍 金 眼 宽 闸 互 博 庄 丝 电 厌 私 游 500三 升 直 吗 容 垓 下 满 电 厌 私 游 640三 升 直 隶 展 蝴 博 电 厌 私 游 720三 升 直杭 酉 碍 金 眼 迟 筒 互 博 庄 丝 电 厌 私 游 1418六 闯 吗 容 垓 下 满 电 厌 私 游 1905六 闯 隶 展 蝴 博 电 厌 私 游 2078六 闯800KV更 具 优 势 的 直 流 方 案 特 高 压 直 流 电 压 等 级 高 、 输 送 容 量 大 ， 线 路 路 径 和 线 路 选 型 对 环 境 起 到 关 键 的 影 响 。特 高 压 直 流 运 行 的 电 压 等 级 更 高 ， 线 路 走 廊 和 站 址 的 环 境 较 为 复 杂 和 恶 劣 ， 面 临 高 海 拔 、 污 秽 、 覆 冰 等 复 杂 恶 劣 的 外 绝 缘 环 境 条 件 ， 国 内 外 没 有 现 成 的 工 程 经 验 可 以 借 鉴 ， 也 没 有 标 准 规 范 可 以 参 照 。特 高 压 直 流 系 统 输 送 容 量 大 ， 受 端 侧 有 多 条 直 流 线 路 与 交 流 系 统 相 连 。 对 送 受 端 电 网 安 全 稳 定 运 行 提 出 了 更 严 酷 的 要 求 。特 高 压 直 流 输 电 技 术 创 新 面 临 的 挑 战 特 高 压 直 流 工 程 大 多 数 设 备 属 于 世 界 上 首 次 研 制 ， 在 技 术 、 设 计 、 制 造 等 方 面 均 存 在 需 要 突 破 的 地 方 。 关 键 设 备 电 压 等 级 高 、 容 量 大 、 运 输 限 界 小 、 结 构 紧 凑 、 制 造 工 艺 复 杂 ， 所 涉 及 的 众 多 核 心 技 术 均 是 世 界 难 题 。特 高 压 直 流 输 电 在 科 研 、 设 计 、 设 备 制 造 、 工 程 建 设 和 调 试 等 都 是 第 一 次 ， 没 有 现 成 的 工 程 经 验 可 以 借 鉴 ， 没 有 国 际 标 准 可 以 参 照 。特 高 压 直 流 输 电 技 术 创 新 面 临 的 挑 战 特 高 压 直 流 的 关 键 问 题1、 设 备 制 造2、 外 绝 缘3、 过 电 压 与 绝 缘 配 合4、 控 制 保 护5、 对 电 网 影 响 及 稳 控 配 置6、 无 功 配 置7、 孤 岛 运 行 配 置 13 目 录特 高 压 直 流 输 电 技 术 特 点1 特 高 压 直 流 输 电 系 统 成 套 设 计总 结2443 特 高 压 直 流 输 电 系 统 设 备 选 型 系 统 设 计 换 流 器 布 置 方 案每 极 单 换 流 器 每 极 双 换 流 器 -并 联每 极 双 换 流 器 -串 联 1、 练 卖2、 贯 复 明 闸 尔3、 拭 辖 住4、 贯 复 刷 铁 饭 座 天5、 台 鬃 懂 己6、 逾 金 宽 闸 尔 1、 顿 住 摘 游 叙 刷 铁 饭 座2、 治 12茨 助 摘 游 卖 兄 台 卖 疏 邻 访 台 鬃 懂 3、 贯 复 明 闸 夜4、 拭 辖 天5、 墨 务 卡 场 1、 攒 摘 游 噪 钱 游 茎 办2、 播 刷 、 信 拿 编 肘 夏 柜3、 审 顺 左 簧 底 看 速 尔 系 统 设 计 换 流 器 布 置 方 案眼 厌 切 镰 普 榜 400kV+400kV 500kV+300kV 600kV+200kV 普 榜 泄 钉 航 警 团 缘 贯 复 刷 铁 茎 办 邦 眼 厌 泪 年 播 刷 信 拿 邻 访 猜 温 懂 系 统 设 计 平 抗 布 置闭 看 平 弓 年 涌 眼 拷 噪 切 臂 圭 桂 油 考 咖 丰 懂 油 考 下凑 尔 红 非 而 碍 板 天 掷 育 邻 访 眼 厌 崖 倾 0.0000 0.0025 0.0050 0.0075 0.0100 0.0125 0.0150 0.0175 0.0200420410400390380370430440kVV91有 平 抗 临 艾 碍 严 12茨 助 摘 游 噪 丰 露 油 考 眼 厌 泄 速 00000 0.0025 0.0050 0.0075 0.0100 0.0125 0.0150 0.0175 0.0200. 900850800750700650600550500950kV V52a有 平 抗湿 玉 ， 52 板 眼 低 摘 游 叙 碍 非 红 眼 厌 泄 速系 统 设 计 平 抗 布 置 系 统 设 计 旁 路 开 关旁 路 开 关 旁 路 开 关 在 每 个 12脉 动 阀 组 上 并 联 旁路 开 关 ， 能 够 更 为 灵 活 的 运 行方 式 。 每 个 单 阀 组 可 以 独 立 运行 合 理 设 置 避 雷 器 及 平 波 电 抗 器 分 开 设 置 ， 有效 降 低 绝 缘 水 平所 采 用 的 MOA配 置 使 过 电 压 降 低 ， 加 上 合 适 的 安 全 裕 度 可 使 对 设 备 的 绝 缘 要 求 相 对 降 低 。 800千 伏 直 流 系 统 绝 缘 水 平 比 500kV直 流 系 统 绝 缘 水 平 的1.6倍 降 低 最 大 达 到 30%。系 统 设 计 过 电 压 绝 缘 配 合 增 设 A2避 雷 器 平 波 电 抗 器 极 母线 和 中 性 线 分 设 800kV关 键 设 备 绝 缘 水 平绝 缘 水 平 500kV换 流 变 高 压 阀 侧/(x1.6) 换 流 变 高 压 阀 侧 平 波 电 抗 器 前 的 高 压 直 流 极 设 备 平 波 电 抗 器 后 的 高 压 直 流 极 设 备SIWV (kV) 1175/1880 1600 1600 1600LIWV (kV) 1675/2680 1800 1800 1950SIWV/ LIWV 0.701 0.889 0.889 0.821 绝 缘 配 合 ： 安 全 裕 度说 明 绝 缘 裕 度 (SIWV/LIWV/STIWV)阀 15%/15%/20%换 流 变 （ 阀 侧 ） 15%/20%/25%平 波 电 抗 器 15%/20%/25%阀 厅 设 备 15%/20%/25%直 流 场 15%/20%/25% 系 统 设 计 外 绝 缘 直 流 污 闪 电 压 与 绝 缘 距 离 的 关 系 （ a） I-串 布 置 （ b） V-串 布 置在 瑞 典 STRI进 行 。 验 证 了 污 闪 电 压 与 绝 缘 距 离 具 有 良 好 的 线 性 关 系 ； 憎 水 性 闪 络 梯 度 比 亲 水 性 高 出 近 150% 系 统 设 计 外 绝 缘决 函 眼 厌 舵 变 电 懂单 节 和 双 节 结 构 在 模 拟 的 塔 头 布 置 进 行 操 作 冲 击 和 雷 电 冲 击 试 验 ， 结 果 表 明 ， 单 节 结 构 复 合 绝 缘 子 绝 缘 性 能 更 优 。 系 统 设 计 电 磁 环 境 800kV特 高 压 直 流 线 路 电 磁 环 境 限 值 直 流 线 路 下 方 地 面 合 成 电 场 ： 30kV/m 临 近 民 房 的 最 大 合 成 场 强 ： 25kV/m 离 子 流 密 度 的 限 值 ： 100nA/m2 直 流 磁 场 限 值 ： 10mT 直 流 极 线 外 侧 20m处 无 线 电 干 扰 限 值 ： 58dBV/m 可 听 噪 声 限 值 ： 45dB(A) 系 统 设 计 过 电 压 与 绝 缘 配 合私 游 错 马 噪 又 明 持 续 运 行 电 压 幅 值 （ CCOV） 持 续 运 行 电 压 峰 值 （ PCOV） 荷 电 率V： 0.95 1 A2： 0.95左 右 C2、 M1、 M2、 CB1A、CB1B： 0.9左 右DB、 DL： 0.8 0.9左 右 。 直 流 参 考 电 压 （ Uref） 避 雷 器 的 残 压 特 性 （ V-I曲 线 ） 避 雷 器 能 量 。 系 统 设 计 过 电 压 与 绝 缘 配 合 绝 缘 裕 度 设 备 绝 缘 裕 度 (SIWV/LIWV/STIWV)非 15%/15%/20%摘 游 叙 非 侯 15%/20%/25%年 拷 15%/20%/25%私 游 圾 贯 复 15%/20%/25% 特 高 压 直 流 输 电 控 制 系 统 结 构 播 刷 编 肘 镰 臂 碍 堂 柏 诺 泽 台 鬃 懂 播 刷 编 肘 提 以 碍 汤 窝 懂 台 看 症 播 刷 编 肘 碍 暂 旦 飞 汤 帽 邻 访 牛 进 堂 柏 镰 臂 诺 泽 碍 抢 沫 夜 闲 北 播 刷 编 肘 闭 看 夜 中 台 看 钱 铺 碍 聋 桃 帽 课 夜 闲 北 普 榜 反 钱 铺 上 受 于 切 居 聋 桃 直 流 输 电 控 制 保 护 从 工 程 设 计 到 系 统 试 运 行 的 工 作 过 程 30 目 录特 高 压 直 流 输 电 技 术 特 点1 特 高 压 直 流 输 电 系 统 成 套 设 计总 结243 特 高 压 直 流 输 电 系 统 设 备 选 型 工 程 实 践 云 广 特 高 压 直 流 输 电 工 程楚 雄 换 流 站 穗 东 换 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年 12月 28日 单 极 投 运 ， 2010年 6月18日 双 极 投 运 。楚 雄 侧 接 地 极 穗 东 侧 接 地 极 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 设 规 模工 程 实 践 云 广 特 高 压 直 流 输 电 工 程 不 同 的 运 行 方 式 通 过 对 直 流 场 和 阀 组 的 连 接 配 置 实 现 。 每 极 双 12脉 动 阀 组 串 联 结 构 使 运 行 方 式 多 样 化 工 程 实 践 云 广 特 高 压 直 流 输 电 工 程反 桂 邻 访， 21箔 宏 星 反 桂3/4反 桂1/2反 桂卖 桂 邻 访， 20箔 宏 星 卖 桂 闻 山 郎 因天 场 郎 因1/2卖 桂 闻 山 郎 因天 场 郎 因 OLT赏 ， 12箔 卖 非 而 OLT卖 桂 OLT乙 桂 OLT 寻 桂 邻 访 工 程 实 践 云 广 特 高 压 直 流 输 电 工 程 典 型 运 行 方 式 ： 整 流 站 与 交 流 系 统 联 网 运 行 、 整 流 站 孤 岛 运 行 特 高 压 直 流 输 电 系 统 的 基 本 运 行 方 式 ： 1) 双 极全 压 运 行 方 式2) 双 极 半 压 运 行 方 式3) 双 极 一 极 全 压 一 极 半 压 运 行 方 式4) 单 极 全 压 金 属 回 线 方 式5) 单 极 全 压 大 地 回 路 方 式6) 单 极 半 压 金 属 回 线 方 式7) 单 极 半 压 大 地 回 路 方 式 特 高 压 直 流 的 关 键 设备 换 流 变 压 器 套 管 （ 穿 墙 套 管 和 换 流 变 套 管 ） 换 流 阀 旁 路 开 关 平 波 电 抗 器 控 制 保 护 设 备 选 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 型 换 流 变 压 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 型 平 波 电 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 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 型 换 流 阀 母 饮 摘 游 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 丝 摘 游 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 型 交 流 滤 波 器 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 型 交 流 滤 波 器 4 1 800kV私 游 晰 迭 异 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 压 ： 1950kV 操 作 冲 击 耐 受 电 压 ： 1600kV设 备 选 型 直 流 旁 路 开 关 4 2 800kV私 游 颠 筒 异 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 型 直 流 隔 离 开 关 4 3 800kV私 游 眼 游 湿 闸 诱 臂 额 定 直 流 电 流 ： 3125A 精 度 ： 0.2% 设 备 选 型 直 流 电 流 测 量 装 置 4 4 800kV私 游 切 厌 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 型 直 流 分 压 器 4 5 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 型 直 流 避 雷 器 4 6 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 型 直 流 支 柱 绝 缘 子 4 7 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 ：1600kV 4 8 云 广 特 高 压 直 流 工 程 控 制 保 护 系 统 结 构 运 行 年 份 5000MW额 定 功 率 运 行 时 间（ 小 时 ） 输 送 电 量（ 亿 千 瓦 时 ）2009年2010年2011年2012年2013年 1 6月 合 计 25.76117.07158.96211.4197.9611.134313914201857 运 行 情 况云 广 特 高 压 直 流 工 程 自 投 运 以 来 运 行 情 况 总 体 平 稳 。 截 至 2013年 6 月 30日 ， 楚 雄 换 流 站 累 计 安 全 运 行 1492天 ， 累 计 西 电 东 送 电 量 达 611.1亿 度 ， 满 负 荷 （ 5000MW） 运 行 时 间 达 到 1857小 时 。工 程 实 践 云 广 特 高 压 直 流 输 电 工 程