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，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，對于監(jiān)理工作人員來說，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直流輸電工程是國家發(fā)改委確定的“十二五”期間國家重點(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12脈動閥組串聯(lián)；全站設(shè)（24+4）臺×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也可作為整流站向云南普洱換流站送電，實現(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，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脈動換流器

江門換流站采用的12脈動換流器是由兩個6脈動換流器在直流側(cè)串聯(lián)而成，其交流側(cè)通過換流變壓器的網(wǎng)側(cè)繞組并聯(lián)。換流變壓器的閥側(cè)繞組一個為星形接線，另一個為三角形接線，從而使得兩個6脈動換流閥的交流側(cè)得到相位相差30°的換相電源。12脈動換流器由V1-V12共12個換流閥組成，在每一個工頻周期內(nèi)有12個換流閥輪流導(dǎo)通，它需要12個與交流系統(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。其直流電壓為兩個換相電壓相差30°的6脈沖換流器的直流電壓之和，在每個工頻周期內(nèi)有12個脈動數(shù)，稱為12脈動換流器。直流電壓中僅含有12k次的諧波，而每個6脈動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脈動換流器的另一個優(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6脈動換流器交流電流中的6（2k-1）次諧波在兩個換流變壓器之間環(huán)流，不進(jìn)入交流電網(wǎng)，12脈動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，高、低端閥廳同時投運(yùn)，如果任何一個閥廳出現(xiàn)問題，另一個橋可在400kV的電壓下繼續(xù)運(yùn)行，此時輸電線路電壓為400kV。每個12脈動橋包括2個串列的6脈動橋。每個6脈動橋包括3個200kV直流電壓的雙重閥塔，每個雙重閥塔由2個單閥組成，單閥由2個晶閘管組件組成，每個雙重閥塔包含4個晶閘管組件。如圖1所示，一個晶閘管組件包括兩個閥段，每個閥段由15個晶閘管單元、一臺閥電抗器（限制晶閘管開通時電流突增和關(guān)斷狀態(tài)下瞬態(tài)dU/dt）、一臺均壓電容（均衡閥塔內(nèi)電壓、為RPU提供電源）組成。一個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)斷時的沖擊電壓）等元件。

2.4 閥基電子（VBE）

閥基電子（VBE）設(shè)備：對換流閥晶閘管進(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）：接收來自極控制盒保護(hù)的信號，將這些信號轉(zhuǎn)換成觸發(fā)晶閘管的脈沖和對每個閥段內(nèi)的控制脈沖，這些脈沖通過光發(fā)射板或RPU接口板轉(zhuǎn)換為光脈沖，通過光纜送到每只晶閘管和RPU。

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

光接收板：接收每個TVM的回報信號，將信號傳送到TC&M系統(tǒng)。

晶閘管電壓檢測（TVM）：檢查晶閘管的閉鎖能力、檢測晶閘管能否開通、檢測晶閘管導(dǎo)通結(jié)束時刻、檢測晶閘管的過電壓保護(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，VBE發(fā)送信號，如果RPU監(jiān)測到閥段上正向電壓的上升速率超過允許值，就會向該閥組件中的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）：每個晶閘管組件安裝有一臺多路星形耦合器MSC，MSC包含兩個單元，一個單元對應(yīng)一個閥段，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

直流輸電以其功耗小、造價低、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)一樣被每個監(jiān)理人員所熟知。對于監(jiān)理工作而言，協(xié)調(diào)是重點(diǎn)、專業(yè)技術(shù)是根本，而對系統(tǒng)（設(shè)備）原理的掌握則是對知識的拓展、專業(yè)水平的提升。

參考文獻(xiàn)

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