世界首套可控自恢复消能装置建成投运

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特高压换流站迎来“特效降压药”
——世界首套可控自恢复消能装置建成投运
孙岳

6月12日，由中国能建东北设计院设计、国产自主研发的世界首台首套交流可控自恢复消能装置在内蒙±800千伏扎鲁特换流站建成投运。该装置能够有效抑制电网暂态过电压水平，显著提高换流站直流输送功率，大幅提升鲁固直流送电能力。
目前，特高压建设正由高速建设向高质量发展转变，提升特高压直流输电工程的本质安全、输送効率及社会效益的需求日渐凸显。但是，在一部分特高压直流工程的运行中发现，当大功率运行方式下发生双极直流故障（如：双极换相失败、双极闭锁、双极线路重启动）时，直流功率中继期间交流系统和交流滤波器会发生大量过剩无功，对交流骨干网络造成超过系统控制水平的暂态过电压，会危及大量电力设备安全及电网系统稳定运行。
鲁固直流于2017年建成投运，起于内蒙古扎鲁特旗，止于山东青州市，工程额定输送功率10000兆瓦，是东北电网向山东电网送电的重要通道。“经过计算发现，如果扎鲁特换流站输送容量超过6500兆瓦，就容易出现暂态过电压超过控制水平的现象。所以扎鲁特换流站输送容量被限制在6500兆瓦，极大地影响了鲁固直流的输电能力。”东北院项目经理刘辉介绍说。
为了克服这一难题，东北院联合国网经研院、特高压设备制造厂家许继集团对可控自恢复消能装置设计开展专题研究，从产品技术路线论证、工程设计、制造工艺及等效试验方法等方面开展关键技术攻关，仅用了8个月的时间就实现了该装置从理论研究到具备工程条件，成功研制出世界首套交流可控自恢复消能装置。
该装置接入扎鲁特换流站后，采用给定的控制策略，可以作为快速“抑制器”，有效限制换相失败、双极闭锁、单极闭锁这三种故障引起的交流母线暂态过电压水平，显著提高大直流输送功率，全面提升大直流系统运行的可靠性。
为了使首台交流可控自恢复消能装置成功介入扎鲁特换流站，东北院项目团队针对该装置的一系列特点开展了专题研究，进行了相应的优化设计。
“为了确保该装置安全稳定运行，我们设计了一套有针对性的保护系统，可以对固定元件、受控元件、控制开关以及控制保护装置自身进行故障诊断和保护，保证可控自恢复消能装置能够根据系统指令可靠、快速动作，并确保可控自恢复消能装置的安全运行。”刘辉介绍说。
由于扎鲁特站在系统中的重要地位，停电施工窗口期短暂，突如其来的疫情又给项目团队带来配合上的困难。但是，项目团队攻坚克难、多措并举、辛勤奋战，在两个月内超标准完成了全部图纸设计工作。其中，由于是超规模扩建，项目团队对大量前期工程的设计接口进行复核，重新规划了接线及设计方案；由于布置空间受限，加之设备内部存在多个电压等级，在电气校验距离非常紧张的情况下，合理优化了设备的布置方案；由于设计方案与设备研发实验同步进行，为加快设备型式试验进度，采用“开天窗”的方式确认设备，有效保证了设备及时完成出厂验收；设备元件采用冗余设计，大幅提升了装置的运行可靠性。
经过科学精心的设计、新设备的高效研发和历时90天的工程建设，终于实现了国内首次在换流站内加装可控自恢复消能装置。该项技术方案先进，技术领先，得到业主单位和行业专家的一致好评，对于后续换流站工程具有重要的示范意义。　
工程的成功投运，将极大地提升鲁固直流送电能力，从而增强东北地区新能源消纳能力，保障山东电力供应，提高鲁固直流利用效率和经济效益，提升清洁能源利用水平，助力实现“双碳”目标。


　

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