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世界首个混合级联特高压换流站完成交流电网短路试验,可靠电力供应服务长三角一体化发展

点击次数:402 次  更新时间:2023-03-30

3月26日03时40分,苏州姑苏换流站旁300米处,随着一道明亮的电弧闪过,白鹤滩-江苏±800千伏特高压直流工程姑苏换流站一处外送交流线路发生接地短路,故障点短路电流急剧增长,严重威胁交直流电网与设备安全,甚至可能造成大量负荷与电源丢失,区域面临停电风险。危急时刻,继电保护装置精准动作将故障清除,姑苏换流站内运行控制“大脑”——直流控制保护系统快速响应,迅速完成传输电能调节,白鹤滩-江苏±800千伏特高压直流工程平稳运行,华东电网安然无恙。

1.3秒后,随着线路重合成功和直流传输功率恢复平稳运行,这场人工接地短路试验顺利完成。这是17年来,华东区域内首次开展直流输电工程的500千伏交流受端电网短路试验,为我国混合直流输电技术应用积累了宝贵经验。在电压等级高、输送容量大的输电工程接入地区开展该试验,对于全面加强故障风险管控能力、全力确保电网安全运行、服务长三角一体化发展具有重要意义。

姑苏换流站是白鹤滩-江苏±800千伏特高压直流工程落地江苏的站点,承担着将四川送来的直流电转换为交流电,再送往江苏南部千家万户的重任。该站采用了世界首创的常规直流和柔性直流混合级联技术,发挥常规直流和柔性直流的技术经济优势的同时,也给华东区域特高压交直流混联电网安全平稳运行带来了新的挑战。

“通俗来说,我们这个站,是交直流的转换站,关联着华东部分电网运行和千家万户用电安全,此次试验的目的,就是当交流部分出现问题时,验证现有控制和保护策略能否确保直流部分不出现问题,不影响整个直流工程和大电网的安全。”承担本次试验中关键指标现场跟踪分析的国网江苏电科院继保自动化通信技术中心副主任孔祥平介绍说,交直流混联电网中,当交流系统发生短路故障时,不仅交流短路电流会快速升高,直流工程电能传输受阻,也会导致直流电压升高,危害直流系统运行安全。为减小交流系统故障对直流系统正常运行的影响,姑苏换流站配置了世界首台±400千伏直流可控自恢复消能装置,确保交流故障下直流系统运行正常。

为了检验可控消能装置是否可以吸收交流故障期间直流系统的冗余功率,保护直流系统核心设备不受电压过高影响而损坏,验证白鹤滩-江苏±800千伏特高压直流工程中常规直流和柔性直流混合级联技术的安全水平和技术先进性,国家电网公司决定开展姑苏换流站交流线路人工接地短路试验,通过在500千伏交流线路部分人工设置短路故障,验证该工程的直流控保系统响应特性、直流功率动态恢复性能、对电网支撑作用等是否满足设计要求。

为了减小短路试验对电网和客户的影响,本次试验时间安排在26日凌晨3时至4时负荷低谷期。

当天凌晨3时,姑苏换流站灯火通明,数十名试验人员严阵以待。随着工作人员利用弹射弹击中500千伏姑渎5230线C相接地装置引下线,一条长约10米的电弧贯穿输电线路与大地。交流系统发生瞬时接地短路故障,系统继电保护装置快速响应,线路两侧故障相开关跳开后重新合闸,交流线路恢复正常运行。与此同时,直流控制保护装置快速反应,在2s内控制直流传输功率恢复平稳,十余名技术人员在姑苏换流站主控室,通过监控大屏核实监控后台事件、故障录波等是否正确。试验结束后,工作人员还收集白鹤滩-江苏±800千伏特高压直流工程近区变电站、发电厂、新能源站的相关故障录波,分析试验对电网运行影响,并出具相关分析报告,为该直流工程运行和华东地区交流电网运行方式安排提供依据。

本次试验,由中国电科院牵头,国网江苏电力各单位、部门协同配合完成。为保证试验期间电网运行安全,选择对电网影响最小位置进行短路试验,试验前,江苏电科院联合中国电科院通过大电网-电磁机电混合仿真技术精准定位试验期间负荷供电可能受影响区域,给出发电机组开机和运行建议,制定完善的应急处置预案和故障数据采集方案,并配合完成试验近区34座220千伏变电站和9座110千伏变电站电压暂降监测装置的部署与调试,基于江苏电科院研发的国内首套电压暂降大数据分析平台,实现试验近区电网500千伏至10千伏各电压等级2000余个测点暂降波形的实时远程采集与自动辨识,为此次试验影响分析与评估,提供数据支撑。为减小试验对客户的影响和避免负荷损失,苏州供电公司和无锡供电公司做好电力客户告知工作。作为属地单位,苏州供电公司成立短路试验应急保障专班,制定相应保障方案和风险预控措施,对高压客户开展现场走访,提醒和协助客户完善应急预案,重点指导医院、精密电子器件制造业等敏感客户做好应急措施。

“本次试验验证了白鹤滩-江苏特高压直流工程受端交流故障时交直流电网的稳定运行能力满足设计要求,为500千伏线路故障情况下华东电网电气设备与继电保护装置的运行性能验证和提升积累了宝贵经验,进一步支撑高精尖电气装备自主研发与国产化水平。”国网江苏省电力有限公司建设部计划处处长陈松涛说。

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