近日，由中國能建東北院設計、國產(chǎn)自主研發(fā)的世界首臺首套交流可控自恢復消能裝置在內蒙±800千伏扎魯特換流站建成投運。該裝置能夠有效抑制電網(wǎng)暫態(tài)過電壓水平，顯著提高換流站直流輸送功率，大幅提升魯固直流送電能力。

內蒙古±800千伏扎魯特換流站

攻關！劍指特高壓電網(wǎng)難題

目前，特高壓建設正由高速建設向高質量發(fā)展轉變，提升特高壓直流輸電工程的本質安全、輸送効率及社會效益的需求日漸凸顯。

但在一部分特高壓直流工程的運行中發(fā)現(xiàn)，當大功率運行方式下發(fā)生雙極直流故障(如：雙極換相失敗、雙極閉鎖、雙極線路重啟動)時，直流功率中繼期間交流系統(tǒng)和交流濾波器會發(fā)生大量過剩無功，對交流骨干網(wǎng)絡造成超過系統(tǒng)控制水平的暫態(tài)過電壓，會危及大量電力設備安全及電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

魯固直流于2017年建成投運，起于內蒙古扎魯特旗，止于山東青州市，工程額定輸送功率10000兆瓦，是東北電網(wǎng)向山東電網(wǎng)送電的重要通道。

“經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)，如果扎魯特換流站輸送容量超過6500兆瓦，就容易出現(xiàn)暫態(tài)過電壓超過控制水平的現(xiàn)象。所以扎魯特換流站輸送容量被限制在6500兆瓦，極大地影響了魯固直流的輸電能力。”東北院項目經(jīng)理劉輝介紹說。

可控自恢復消能裝置

為了克服這一難題，中國能建東北院聯(lián)合國網(wǎng)經(jīng)研院、特高壓設備制造廠家許繼集團對可控自恢復消能裝置設計開展專題研究，從產(chǎn)品技術路線論證、工程設計、制造工藝及等效試驗方法等方面開展關鍵技術攻關，僅用8個月的時間就實現(xiàn)了該裝置從理論研究到具備工程條件，成功研制出世界首套交流可控自恢復消能裝置。

該裝置接入扎魯特換流站后，采用給定的控制策略，可以作為快速“抑制器”，有效限制換相失敗、雙極閉鎖、單極閉鎖這三種故障引起的交流母線暫態(tài)過電壓水平，顯著提高大直流輸送功率，全面提升大直流系統(tǒng)運行的可靠性。

優(yōu)化！完美接入換流站系統(tǒng)

為了使首臺交流可控自恢復消能裝置成功接入扎魯特換流站，東北院項目團隊針對該裝置的一系列特點開展了專題研究，進行了相應的優(yōu)化設計。

“為了確保該裝置安全穩(wěn)定運行，我們設計了一套有針對性的保護系統(tǒng)，可以對固定元件、受控元件、控制開關以及控制保護裝置自身進行故障診斷和保護，保證可控自恢復消能裝置能夠根據(jù)系統(tǒng)指令可靠、快速動作，并確?？煽刈曰謴拖苎b置的安全運行。”劉輝介紹說。

可控自恢復消能裝置(夜景)

由于扎魯特站在系統(tǒng)中的重要地位，停電施工窗口期短暫，突如其來的疫情又給項目團隊帶來配合上的困難。但是，項目團隊攻堅克難、多措并舉、辛勤奮戰(zhàn)，在兩個月內超標準完成了全部圖紙設計工作。

由于是超規(guī)模擴建，項目團隊對大量前期工程的設計接口進行復核，重新規(guī)劃了接線及設計方案;由于布置空間受限，加之設備內部存在多個電壓等級，在電氣校驗距離非常緊張的情況下，合理優(yōu)化了設備的布置方案;由于設計方案與設備研發(fā)實驗同步進行，為加快設備型式試驗進度，采用“開天窗”的方式確認設備，有效保證了設備及時完成出廠驗收;設備元件采用冗余設計，大幅提升了裝置的運行可靠性。

經(jīng)過科學精心的設計、新設備的高效研發(fā)和歷時90天的工程建設，終于實現(xiàn)了國內首次在換流站內加裝可控自恢復消能裝置。該項技術方案先進，技術領先，得到業(yè)主單位和行業(yè)專家的一致好評，對于后續(xù)換流站工程具有重要的示范意義。

工程的成功投運，將極大地提升魯固直流送電能力，從而增強東北地區(qū)新能源消納能力，保障山東電力供應，提高魯固直流利用效率和經(jīng)濟效益，提升清潔能源利用水平，助力實現(xiàn)“雙碳”目標。