特高压直流输电成套设计和设备选型课件.ppt

1、特高压直流输电成套设特高压直流输电成套设计和设备选型计和设备选型2022-9-30特高压直流输电成套设计和设备选型目目录录1特高压直流输电技术特点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特高压直流输电系统设备选型 总结总结2 24特高压直流输电成套设计和设备选型目目录录特高压直流输电技术特点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特高压直流输电系统成套设计总结总结2443特高压直流输电系统设备选型特高压直流输电系统设备选型3 3特高压直流输电成套设计和设备选型4 4直流输电的发展1901 192819571977 198

2、019902008(年)19721997 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

3、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特高压直流输电成套设计和设备选型交直流电压等级的发展1000kV AC750kVAC800

4、kV DC500kV DC533kV Cahora-Bassa,South Africa1150kV Soviet Union 1980s600kV Itaipu,Brazil1000kV Japan 1990s特高压直流输电成套设计和设备选型直流输电的特点 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500KV直流走廊宽度30m，送电300万千瓦500KV交流走廊宽度55m，送电100万千瓦 私游眼脉考迭测构眼宽眼游震龟酉迟筒满店金

5、眼征征闭 看私游特高压直流输电成套设计和设备选型 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特高压直流输电成套设计和设备选型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

6、 纳攒击杭诺泽特高压直流输电成套设计和设备选型杭天碍金眼宽闸 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输电成套设计和设备选型特高压直流电压等级高、输送容量大，线路路径和线路选型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。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、

7、污秽、覆冰等复杂恶劣的外绝缘为复杂和恶劣，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。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。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输电技术创新面临的挑战特高压直流输电成套设计和设备选型特高压直流工程大多数设备属于世界上首次研制，在技术、特高压直流工程大

8、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。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。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输电技术创

9、新面临的挑战特高压直流输电成套设计和设备选型特高压直流的关键问题1、设备制造、设备制造2、外绝缘、外绝缘3、过电压与绝缘配合、过电压与绝缘配合4、控制保护、控制保护5、对电网影响及稳控配置、对电网影响及稳控配置6、无功配置、无功配置7、孤岛运行配置、孤岛运行配置特高压直流输电成套设计和设备选型1313目目录录特高压直流输电技术特点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特高压直流输电系统成套设计总结总结2443特高压直流输电系统设备选型特高压直流输电系统设备选型特高压直流输电成套设计和设备选型系统设计换流器布置方案每极单换流器每极单换流器每极双换流器每极双换流器-并联并联每极双换流器

10、每极双换流器-串联串联1、练卖、练卖2、贯复明闸尔、贯复明闸尔3、拭辖住、拭辖住4、贯复刷铁饭座天、贯复刷铁饭座天5、台鬃懂己、台鬃懂己6、逾金宽闸尔、逾金宽闸尔1、顿住摘游叙刷铁饭座、顿住摘游叙刷铁饭座2、治、治12茨助摘游卖兄台卖疏邻茨助摘游卖兄台卖疏邻 访台鬃懂访台鬃懂3、贯复明闸夜、贯复明闸夜4、拭辖天、拭辖天5、墨务卡场、墨务卡场1、攒摘游噪钱游茎办、攒摘游噪钱游茎办2、播刷、信拿编肘夏柜、播刷、信拿编肘夏柜3、审顺左簧底看速尔、审顺左簧底看速尔特高压直流输电成套设计和设备选型系统设计换流器布置方案眼厌切镰普榜眼厌切镰普榜 400kV+400kV 500kV+300kV 600kV+

11、200kV普榜泄钉航警普榜泄钉航警团缘团缘 贯复刷铁茎办贯复刷铁茎办 邦眼厌泪年邦眼厌泪年 播刷信拿播刷信拿 邻访猜温懂邻访猜温懂特高压直流输电成套设计和设备选型系统设计平抗布置闭看平弓年涌眼拷噪切臂圭桂油考闭看平弓年涌眼拷噪切臂圭桂油考 咖丰懂油考下咖丰懂油考下凑尔红非而碍板天掷育邻访眼厌崖凑尔红非而碍板天掷育邻访眼厌崖 倾倾0.00000.00250.00500.00750.01000.01250.01500.01750.0200420410400390380370430440kVV91有平抗临艾碍严临艾碍严12茨助摘游噪丰茨助摘游噪丰 露油考眼厌泄速露油考眼厌泄速特高压直流输电成套设计和

12、设备选型000000.0025 0.0050 0.0075 0.0100 0.0125 0.0150 0.0175 0.0200.900850800750700650600550500950kVV52a有平抗湿玉，湿玉，52板眼低摘游叙碍非红眼厌泄速板眼低摘游叙碍非红眼厌泄速系统设计平抗布置特高压直流输电成套设计和设备选型系统设计旁路开关旁路开关旁路开关在每个在每个12脉动阀组上并联旁脉动阀组上并联旁路开关，能够更为灵活的运行路开关，能够更为灵活的运行方式。每个单阀组可以独立运方式。每个单阀组可以独立运行行特高压直流输电成套设计和设备选型合理设置避雷器及平波电抗器分开设置，有效合理设置避雷器及

13、平波电抗器分开设置，有效 降低绝缘水平降低绝缘水平所采用的所采用的 MOA配置使过电压降低，加上合适的安全裕度可使配置使过电压降低，加上合适的安全裕度可使 对设备的绝缘要求相对降低。对设备的绝缘要求相对降低。800千伏直流系统绝缘水平比千伏直流系统绝缘水平比 500kV直流系统绝缘水平直流系统绝缘水平 的的1.6倍降低最大达到倍降低最大达到30%。系统设计系统设计过电压绝缘配合过电压绝缘配合特高压直流输电成套设计和设备选型增设增设A2避雷器避雷器 平波电抗器极母线平波电抗器极母线和中性线分设和中性线分设特高压直流输电成套设计和设备选型800kV关键设备绝缘水平关键设备绝缘水平绝缘水平绝缘水平5

14、00kV换流变换流变 高压阀侧高压阀侧/(x1.6)换流变换流变 高压阀侧高压阀侧平波电抗器平波电抗器 前的高压直前的高压直 流极设备流极设备平波电抗器平波电抗器 后的高压直后的高压直 流极设备流极设备SIWV(kV)1175/1880160016001600LIWV(kV)1675/2680180018001950SIWV/LIWV0.7010.8890.8890.821特高压直流输电成套设计和设备选型绝缘配合：安全裕度绝缘配合：安全裕度说明说明绝缘裕度绝缘裕度(SIWV/LIWV/STIWV)阀阀15%/15%/20%换流变（阀侧）换流变（阀侧）15%/20%/25%平波电抗器平波电抗器1

15、5%/20%/25%阀厅设备阀厅设备15%/20%/25%直流场直流场15%/20%/25%特高压直流输电成套设计和设备选型系统设计外绝缘直流污闪电压与绝缘距离的关系直流污闪电压与绝缘距离的关系（a）I-串布置串布置（b）V-串布置串布置在瑞典在瑞典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关系；憎水性闪络梯度比亲水性高出近150%特高压直流输电成套设计和设备选型系统设计外绝缘决函眼厌舵变电懂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，结果单节和双节结构在模拟的塔头布置进行操

16、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。表明，单节结构复合绝缘子绝缘性能更优。特高压直流输电成套设计和设备选型系统设计电磁环境 800kV特高压直流线路电磁环境限值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：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：临近民房的最大合成场强：25kV/m 离子流密度的限值：离子流密度的限值：100nA/m2 直流磁场限值：直流磁场限值：10mT 直流极线外侧直流极线外侧20m处无线电干扰限值：处无线电干扰限值：58dBV/m 可听噪声限值：可听噪声限值：45dB(A)特高压直流输电成套设计和设备选型系统设

17、计过电压与绝缘配合私游错马噪又明私游错马噪又明 持续运行电压幅值（持续运行电压幅值（CCOV）持续运行电压峰值（持续运行电压峰值（PCOV）荷电率荷电率V：0.951A2：0.95左右左右 C2、M1、M2、CB1A、CB1B：0.9左右左右DB、DL：0.80.9左右。左右。直流参考电压（直流参考电压（Uref）避雷器的残压特性（避雷器的残压特性（V-I曲曲线）线）避雷器能量。避雷器能量。特高压直流输电成套设计和设备选型系统设计系统设计过电压与绝缘配合过电压与绝缘配合 绝缘裕度绝缘裕度设备设备绝缘裕度绝缘裕度(SIWV/LIWV/STIWV)非非15%/15%/20%摘游叙非侯摘游叙非侯15

18、%/20%/25%年拷年拷15%/20%/25%私游圾贯复私游圾贯复15%/20%/25%特高压直流输电成套设计和设备选型特高压直流输电控制系统结构特高压直流输电控制系统结构 播刷编肘镰臂碍堂柏诺泽播刷编肘镰臂碍堂柏诺泽 台鬃懂台鬃懂播刷编肘提以碍汤窝懂播刷编肘提以碍汤窝懂 台看症台看症播刷编肘碍暂旦飞汤帽邻访播刷编肘碍暂旦飞汤帽邻访 牛进堂柏镰臂诺泽碍抢沫牛进堂柏镰臂诺泽碍抢沫 夜闲北夜闲北 播刷编肘闭看夜中台看钱铺碍聋桃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帽课夜闲北普榜反钱铺上受于 切居聋桃切居聋桃特高压直流输电成套设计和设备选型直流输电控制保护从工程设计到系统试运行

19、的工作过程直流输电控制保护从工程设计到系统试运行的工作过程特高压直流输电成套设计和设备选型3030目目录录特高压直流输电技术特点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特高压直流输电系统成套设计总结总结243特高压直流输电系统设备选型特高压直流输电系统设备选型特高压直流输电成套设计和设备选型工程实践云广特高压直流输电工程楚雄换流站楚雄换流站穗东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

20、18日双极投运。楚雄侧接地极楚雄侧接地极穗东侧接地极穗东侧接地极 工程概况工程概况特高压直流输电成套设计和设备选型工程建设规模：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 工程建设规模工程建设规模工程实践云广特高压直流输电工程特高压直流输电成套设计和设备选型不同的运行方式通过对直不同的运行方式通过对直 流场和阀组的连接配置实流场和阀组的连接配置实 现。现。每极双每极双12脉动阀组串联结构使运行方式多样化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反桂邻访，21

21、箔箔宏星反桂宏星反桂3/4反桂反桂1/2反桂反桂卖桂邻访卖桂邻访，20箔箔宏星卖桂宏星卖桂闻山郎因闻山郎因天场郎因天场郎因1/2卖桂卖桂闻山郎因闻山郎因天场郎因天场郎因OLT赏赏，12箔箔卖非而卖非而OLT卖桂卖桂OLT乙桂乙桂OLT寻桂邻访寻桂邻访特高压直流输电成套设计和设备选型工程实践工程实践云广特高压直流输电工程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 流站孤岛运行流站孤岛运行 特高压直流输电系统的基本运行方式：特高压直流输电系统的基本运行方式：1)双极全双极全压运行方式压运行方式2)双极半压运行方式双极半压运行方式3)

22、双极一极全压一极半压运行方式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单极全压金属回线方式5)单极全压大地回路方式单极全压大地回路方式6)单极半压金属回线方式单极半压金属回线方式7)单极半压大地回路方式单极半压大地回路方式特高压直流输电成套设计和设备选型特高压直流的关键设备特高压直流的关键设备换流变压器换流变压器套管（穿墙套管和换流变套管）套管（穿墙套管和换流变套管）换流阀换流阀旁路开关旁路开关平波电抗器平波电抗器控制保护控制保护特高压直流输电成套设计和设备选型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

23、路直流滤波器 电容器避雷管接地刀阀交流系统特高压直流输电成套设计和设备选型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特高压直流输电成套设计和设备选型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，采用合成支柱特高压直流输电成套设计和设备选型5英寸

24、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特高压直流输电成套设计和设备选型母饮摘游紧母饮摘游紧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特高压直流输电成套设计和设备选型互庄左簧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特高压直流

25、输电成套设计和设备选型 800kV私游晰迭异兴私游晰迭异兴 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特高压直流输电成套设计和设备选型 800kV私游颠筒异兴私游颠筒异兴 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特高压直流输电成套设计和设备选型800kV私游眼游湿闸诱臂私游眼游湿闸诱臂 额定直流电流：3125A精度：0.2%设备选型直流电流测量装置特高压直流输电成套设计和设备选型 800k

26、V私游切厌噪私游切厌噪 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特高压直流输电成套设计和设备选型 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特高压直流输电成套设计和设备选型 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特高压直流输电成套设计和设备选型主要设备选择 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特高压直流输电成套设计和设备选型云广特高压直流工程控制保护系统结构云广特高压直流工程控制保护系统结构特高压直流输电成套设计和设备选型2022-9-30特高压直流输电成套设计和设备选型