我國特高壓工程輸電技術(shù)在南方電網(wǎng)的發(fā)展與應用

4.3工程技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題

4.3.1換流閥和閥組

規劃云廣直流工程送電容量5GW，電壓±800kV，額定電流3125A，相對現有±500kV/3GW直流工程的3000A額定電流僅提高4.2%。通過(guò)優(yōu)化換流變短路阻抗參數、提高單個(gè)閥片的冷卻水流量等措施，該工程完全可用現±500kV工程應用成熟的127mm閥片，從而節省大量研發(fā)費用和時(shí)間，經(jīng)濟實(shí)用且無(wú)國產(chǎn)化障礙。建設、設計單位、生產(chǎn)廠(chǎng)商均已確認，送受端均采用(400kV+400kV)雙12脈動(dòng)閥組串聯(lián)接線(xiàn)為最優(yōu)方案，它在設備的研制和運輸、運行的靈活和可靠方面優(yōu)勢明顯，已有國外工程成功應用的經(jīng)驗。

4.3.2特高壓直流換流變壓器

由于采用雙12脈動(dòng)閥組，工程共需48臺換流變(另加備用8臺)。其中36臺≤±600kV的換流變可使用成熟技術(shù)，12臺靠近極母線(xiàn)的±800kV換流變全球均無(wú)，需要研發(fā)。±800kV與±500kV換流變的主要判別有三：一是絕緣水平更高，二是運行中直流偏磁更大，三是尺寸增大使運輸困難。因此，特高壓換流變絕緣結構、設備尺寸要求接近制造極限，挑戰很大。國內外制造商研究云廣工程后已提出換流變的主要參數，分析計算認為設計制造800kV換流變技術(shù)上可行并可滿(mǎn)足國內鐵路運輸條件需要。部分制造商表示2006年可產(chǎn)出樣機。

4.3.3閥側變壓器套管和直流穿墻套管

閥側變壓器套管和直流穿墻套管是特高壓設備制造難點(diǎn)之一，目前主要依靠國外技術(shù)，SIEMENS和ABB已提前投入該技術(shù)并取得較好效果。ABB公司1993年即已研制出直流±800kV油紙絕緣瓷外套穿墻套管并通過(guò)相關(guān)試驗，后將部分陶瓷外套涂上合成材料以增加外絕緣功能，安裝在瑞典STRI實(shí)驗室，安全運行至今。ABB稱(chēng)有把握在此基礎上開(kāi)發(fā)出合成材料的穿墻套管。SIEMENS已研制出特高壓變壓器合成材料套管以及用于換流變特高壓閥側線(xiàn)圈引出線(xiàn)與套管連接部分的絕緣桶(Barriersystem)，其在奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)開(kāi)展的電氣試驗已基本完成。由于試驗室環(huán)境條件所限直流耐壓試驗和極性翻轉電壓試驗僅完成設計值的93%和96%，但都曾經(jīng)短時(shí)間加至100%試驗電壓試品未見(jiàn)異常。補充試驗可在所內完成。換流變套管技術(shù)與穿墻套管相似而難度更大，前者的解決，意味著(zhù)后者也迎刃而解。特高壓的閥側變壓器套管和直流穿墻套管技術(shù)已基本解決，但也關(guān)注到套管尺寸加大后，其機械性能也應相應提高，并通過(guò)相關(guān)試驗。

4.3.4平波電抗器

特高壓直流換流站首選干式平波電抗器，每?jì)膳_一組串聯(lián)，分別布置在每極的極母線(xiàn)和中性線(xiàn)上，經(jīng)濟且無(wú)技術(shù)風(fēng)險，是為最佳方案。

4.3.5特高壓直流設備外絕緣

特高壓直流場(chǎng)內有直流高速開(kāi)關(guān)、隔離刀閘、互感器等設備、如陶瓷絕緣材料很難滿(mǎn)足其外絕緣爬距的要求。解決方案，一是建設戶(hù)內直流場(chǎng)，可以在一定程度上減緩污穢程度，更重要的是保持設備干燥，防止污閃發(fā)生;二是采用合成絕緣材料，以滿(mǎn)足外爬距要求，但有研發(fā)和試制的技術(shù)風(fēng)險。前者投資和運行費用較大，多數專(zhuān)家傾向于后一方案。平波電抗器也要解決支柱絕緣子外絕緣問(wèn)題。目前已有數家廠(chǎng)商研制出特高壓直流合成支柱絕緣子和線(xiàn)路絕緣子樣品，可望在現有的直流工程中掛網(wǎng)試運行。

4.3.6控制保護

我國尚未使用過(guò)雙12脈動(dòng)串聯(lián)閥的控制保護技術(shù)，但國外如巴西伊泰普±600kV直流輸電工程多年的運行經(jīng)驗已證明系統的安全可靠。對此國內外廠(chǎng)商均表示無(wú)任何技術(shù)困難。