提高特高壓換流站可靠性的技術(shù)應(yīng)用

齊建偉 劉旸 郭冬青

【摘 ?要】由于我國幅員遼闊，導(dǎo)致用電負(fù)荷以及發(fā)電能源資源的分布嚴(yán)重不均，因此我國不僅擁有龐大的用電需求，同時在遠(yuǎn)距離輸電方面也有著相應(yīng)的需求。事實證明，在大規(guī)模、遠(yuǎn)距離的電力輸送當(dāng)中特高壓直流輸電擁有強(qiáng)大的優(yōu)勢，因此提高特高壓換流站的可靠性有著至關(guān)重要的現(xiàn)實意義。為此，本文將分別從換流閥和換流變壓器兩大方面，簡要分析研究提高特高壓換流站可靠性的技術(shù)應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】特高壓直流輸電;換流站;可靠性技術(shù);實際應(yīng)用

1 特高壓換流站主要結(jié)構(gòu)

1.1晶閘運作閥門

在進(jìn)行特高壓換流站系統(tǒng)設(shè)計活動時，對于晶閘運作閥門的設(shè)計應(yīng)利用系數(shù)為6的裝置運算，其總體構(gòu)建要具有雙面性。對于特高壓轉(zhuǎn)換閥的設(shè)計定值保持在47KV的狀態(tài)，其在運作活動中的最大化數(shù)值為50KV。對于運作活動中的高級端都需要滿足1600KV的要求，對于不同閥門的運作活動，和不同電壓的運作活動，要相合結(jié)合設(shè)計，避免閥門的電壓過高，影響整體的運作活動。

1.2平波感應(yīng)裝置

平波的感應(yīng)裝置是進(jìn)行特高壓換流站系統(tǒng)設(shè)計活動的重要環(huán)節(jié)，因此要給予足夠重視。在進(jìn)行平波的感應(yīng)裝置設(shè)計活動時，要注意利用干式的設(shè)計手段，利用不斷的電力線路關(guān)聯(lián)形成。其中對于關(guān)聯(lián)的線路體系的電力運作數(shù)值在75mH，對于每個電力運作平臺，設(shè)置四部主要的平波運作裝置。在建立點播裝置活動后，保證其電力數(shù)值為75mH。在進(jìn)行完畢簡單的籌劃工作后，進(jìn)行不同的母線和避雷裝置的設(shè)計，包括對平波的感應(yīng)裝置的絕緣和避雷的設(shè)計，考察平波裝置的耐熱能力，利于轉(zhuǎn)換電流工作的有效進(jìn)行。預(yù)測同時，對于特高的電壓和電流的裝置其他開關(guān)設(shè)置，涵蓋隔離的體系和其它設(shè)備的裝置開關(guān)設(shè)計，要構(gòu)建在閥門之外側(cè)。

2 換流站設(shè)備技術(shù)特點

從設(shè)備的重要性及總體數(shù)量來看，換流站的主要設(shè)備包括換流變壓器、換流閥、交流濾波器、氣體絕緣組合電器（gas insulated switchgear，GIS）、控制保護(hù)設(shè)備、閥冷卻設(shè)備。換流站設(shè)備的最大特點是數(shù)量大、油氣絕緣間隔多、旋轉(zhuǎn)設(shè)備多、設(shè)備間聯(lián)系緊密。換流站有完整的控制保護(hù)系統(tǒng)，監(jiān)控自動化水平高、智能化水平高、報警信息完善。實際上全站范圍內(nèi)大量的信號都已可以實時采集上送。以換流變壓器為例上送到運行人員工作站的信號包括：繞組溫度、油溫、分接頭擋位、在線氣體分析結(jié)果等。通過進(jìn)一步增加帶電檢測和在線監(jiān)測可以獲得：本體及分接開關(guān)油位、絕緣油色譜、紅外測溫圖譜、SF6 套管氣體壓力、鐵心及夾件泄漏電流。可見在獲得這些狀態(tài)量的基礎(chǔ)上結(jié)合運行工況分析，可以全面有效的判定換流變壓器的完整性。

3 提高換流閥可靠性的措施及應(yīng)用

3.1 閥廳紅外在線測溫

在監(jiān)測電力設(shè)備運行系統(tǒng)當(dāng)中，在線溫度監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)是其中至關(guān)重要的一項組成部分，能夠有效檢測出輸送電能過程當(dāng)中電力設(shè)備存在的安全隱患，進(jìn)而確保特高壓換流站的運行安全。在線溫度監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)使用的智能化微機(jī)測控裝置，能夠利用壓縮編碼的形式將各個監(jiān)測終端采集到的紅外視頻圖像，轉(zhuǎn)化成數(shù)字量并及時傳輸至監(jiān)控中心，而使用通信光纜將監(jiān)控中心與監(jiān)測終端連接起來，以便將監(jiān)控中心服務(wù)器發(fā)出的控制指令準(zhǔn)確傳達(dá)至監(jiān)測終端執(zhí)行.

3.2 檢測漏水情況

通過在特高壓換流站當(dāng)中安裝漏水監(jiān)測系統(tǒng)也能夠有效提升其可靠性，確保其日后的安全穩(wěn)定運行。在該系統(tǒng)當(dāng)中使用主控室集中的監(jiān)控方式，通過在軟件工程中應(yīng)用信息論、控制論、系統(tǒng)工程優(yōu)化論等，并充分利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫使得計算機(jī)應(yīng)用由原來單一的管理系統(tǒng)，逐漸完善優(yōu)化成全面的信息管理系統(tǒng)。為了能夠充分發(fā)揮出各個子系統(tǒng)的功能，可以選用智能化系統(tǒng)集成，在實現(xiàn)共享信息的同時完成綜合管理。在操作站當(dāng)中可以使用Windows的操作系統(tǒng)以及Intouch的組態(tài)軟件，以便能夠有效記錄和處理采樣數(shù)據(jù);用時利用清晰直觀的圖形人機(jī)界面負(fù)責(zé)完成記錄事件以及查詢歷史數(shù)據(jù)等任務(wù)。

3.3 實際應(yīng)用后的效果

通過運用閥廳紅外在線測溫的能夠有效避免因傳統(tǒng)人工操作而產(chǎn)生的工作盲區(qū)以及失誤，大大減輕了特高壓換流站運維人員的工作負(fù)擔(dān)，同時有效完成監(jiān)測電力設(shè)備在換流站當(dāng)中存在的使用缺陷與安全隱患;而漏水監(jiān)測裝置也充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，尤其是突破了原先無法適用于遠(yuǎn)距離的缺陷，對提高特高壓換流站的可靠性有著重要的幫助作用。

4 提高換流變壓器可靠性的措施及應(yīng)用

4.1 鐵芯接地電流測量

通過結(jié)合國家對于特高壓換流站檢修設(shè)備狀態(tài)工作方面的標(biāo)準(zhǔn)要求，需要每半年對鐵芯接地電流進(jìn)行一次測量，以有效規(guī)避變壓器出現(xiàn)內(nèi)部放電的情況。考慮到當(dāng)前部分特高壓換流站當(dāng)中的鐵芯夾件為一字型，筆者認(rèn)為將其改造成工字型能夠更加方便使用鉗型電流表完成測量工作。之后將其與現(xiàn)有的TEC 裝置相接，在提升管理電力設(shè)備運行智能化水平的同時，實現(xiàn)在線監(jiān)測鐵芯接地電流、存儲和分析歷史數(shù)據(jù)的目的。

4.2 監(jiān)視油位情況

在直流輸電系統(tǒng)當(dāng)中換流變是其中一項關(guān)鍵設(shè)備，而絕緣油則可以在運行變壓器的過程當(dāng)中充分發(fā)揮出冷卻、絕緣的重要作用，通過監(jiān)測變壓器油量、油枕油位的裝置也能夠有效確保變壓器設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行。通過深入分析當(dāng)前在特高壓換流站當(dāng)中該測量裝置曾經(jīng)發(fā)生過的問題及原因，筆者認(rèn)為可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加一套獨立于機(jī)械油位的壓力傳感器，并將其安裝在油枕底部以便隨時測量油枕中油壓變化情況。此種壓阻式傳感器在受到壓力變化作用的情況下，其電阻率將發(fā)生變化進(jìn)而使得輸出電流也隨之產(chǎn)生相應(yīng)變化，通過連接傳感器的信號線向遠(yuǎn)方的TEC 傳送電流量，而一旦輸入量大于預(yù)設(shè)定值之后將會在后臺運行人員工作站當(dāng)中發(fā)出警報。

4.3 在線氣體監(jiān)測裝置

國家規(guī)定220kV 及其以上的油浸式變壓器需要配置多組在線監(jiān)測分油中溶解氣體的裝置，與此同時，在每年正式進(jìn)入夏季和冬季用電高峰之前，分別完成和離線監(jiān)測數(shù)據(jù)的對比分析從而有效提高準(zhǔn)確性。而在該種在線氣體監(jiān)測裝置當(dāng)中，以動態(tài)頂空法的脫氣模塊、光聲光譜測量模塊作為核心部件，在動態(tài)頂空室經(jīng)由高效脫氣分離之后，光聲室中將直接進(jìn)入混合氣體并交由光聲光譜測量模塊完成監(jiān)測，從而不再需要組分分離模塊。當(dāng)前英國的凱爾曼公司于十三年前研發(fā)生產(chǎn)的在線監(jiān)測變壓器油中溶解氣體的裝置與國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)最為相符，因此筆者認(rèn)為可以結(jié)合實際情況盡可能多地在特高壓換流站當(dāng)中安裝此種監(jiān)測裝置，以便有效提升特高壓換流站的可靠性和安全穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語

總而言之，伴隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源與負(fù)荷中心分布不均的問題也日益嚴(yán)重，而我國大規(guī)模、遠(yuǎn)距離的特高壓直流輸電工程也正在如火如荼的發(fā)展建設(shè)當(dāng)中，因此提高特高壓換流站可靠性的重要性不言而喻。本文分別對提高換流閥與換流變壓器可靠性的措施及應(yīng)用進(jìn)行簡要分析，提出通過大力應(yīng)用閥廳紅外測溫、換流站漏水檢測等在線監(jiān)測裝置，以便能夠及時發(fā)現(xiàn)換流站設(shè)備中存在的問題，進(jìn)而有效提高特高壓換流站的可靠性。

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（作者單位：山西省電力公司檢修分公司）