堅(jiān)持科技創(chuàng)新 助推電業(yè)發(fā)展

南方電網(wǎng)超高壓公司曲靖局

南方電網(wǎng)超高壓公司曲靖局成立于1996年8月12日,是超高壓公司系統(tǒng)內(nèi)成立最早的基層單位，主要負(fù)責(zé)將云南清潔水電（溪洛渡水電站、糯扎渡水電站、魯布革水電站等）和本地的富余電力（曲靖電廠、滇東電廠、宣威電廠等）送往廣東、廣西負(fù)荷中心。目前管轄設(shè)備包括±500kV牛寨換流站和500kV羅平變電站，換流容量789萬kW，變電容量159萬kW；交直流輸電線路16條共1 720 km。所轄資產(chǎn)規(guī)模約64億元。近年來，曲靖局立足于高壓直流輸電技術(shù)、設(shè)備故障隱患整治、現(xiàn)場智能化應(yīng)用累計(jì)實(shí)施科技項(xiàng)目19項(xiàng)，取得了一系列優(yōu)秀的成績，包括各類科技獎勵36項(xiàng)；獲得專利授權(quán)135件，其中發(fā)明專利8件；完成科技項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)化3項(xiàng)，累計(jì)收益8萬元；2017、2019年獲得超高壓公司科技管理先進(jìn)單位。進(jìn)入“十四五”曲靖局將堅(jiān)決落實(shí)黨中央關(guān)于創(chuàng)新工作的決策部署，切實(shí)優(yōu)化布局、統(tǒng)籌資源、完善機(jī)制、推動創(chuàng)新，努力開創(chuàng)曲靖局創(chuàng)新工作新局面，為云電外送做出新的貢獻(xiàn)。

圖1 ±500kV 牛寨換流站

1 高壓交流開關(guān)選相分合閘不穩(wěn)定因素及改進(jìn)措施研究科技項(xiàng)目

±500kV牛寨換流站為防止換流變及交流濾波器開關(guān)分合閘操作時(shí)產(chǎn)生涌流及操作過電壓加裝了選相分合閘裝置，但從投運(yùn)以來的運(yùn)行情況看該裝置沒能有效地抑制涌流，交流濾波器開關(guān)合閘時(shí)仍會隨機(jī)出現(xiàn)大小不一的涌流，并導(dǎo)致過多起保護(hù)誤動。此外，牛寨站交流濾波器開關(guān)分閘后一段時(shí)間出現(xiàn)斷口電弧重燃的根本原因還沒有徹底查明，給現(xiàn)場作業(yè)人員、電網(wǎng)及設(shè)備帶來極大的安全隱患?；谝陨蟽蓚€(gè)問題，本項(xiàng)目主要從換流變勵磁涌流、開關(guān)選相分合閘不穩(wěn)定因素及改進(jìn)措施、牛寨站交流濾波器開關(guān)電弧重燃現(xiàn)象這3個(gè)方面開展研究。

項(xiàng)目主要的研究內(nèi)容：1）通過分析換流變勵磁涌流產(chǎn)生的機(jī)理，并詳細(xì)分析影響換流變勵磁涌流大小的因素，從而提出減小勵磁涌流的措施，根據(jù)仿真及錄波數(shù)據(jù)提出換流變的最佳合閘時(shí)刻，對換流變的現(xiàn)場運(yùn)維工作具有指導(dǎo)意義；2）從一、二次設(shè)備研究影響交流濾波器開關(guān)分、合閘不穩(wěn)定的因素，根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行開關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和錄波數(shù)據(jù)，分析了控制器、開關(guān)等設(shè)備對整體不穩(wěn)定性的影響程度，提出在不確定的隨機(jī)合閘偏差下最優(yōu)合閘整定值計(jì)算方法，并提出開關(guān)合閘整定值的修正意見，經(jīng)過現(xiàn)場驗(yàn)證，修正定值后的合閘涌流抑制效果明顯；3）從錄波數(shù)據(jù)和仿真計(jì)算兩個(gè)方面對牛寨站交流濾波器開關(guān)開斷過程中電弧重燃的現(xiàn)象進(jìn)行了研究，探索采用選相分閘技術(shù)抑制電弧重燃的技術(shù)措施，分析牛寨站交流濾波器開關(guān)電弧重燃的共同特點(diǎn)，并提出交流濾波器開關(guān)電弧重燃抑制措施，提高開關(guān)運(yùn)行的可靠性。

本項(xiàng)目獲得授權(quán)國家發(fā)明專利4項(xiàng)，實(shí)用新型專利5項(xiàng)，發(fā)表中文核心期刊論文2篇，普通技術(shù)期刊論文6篇，編寫技術(shù)規(guī)范1份（初稿）、運(yùn)維手冊1份（地處級）、技術(shù)報(bào)告5份、工作報(bào)告1份。通過本項(xiàng)目研究成果的應(yīng)用可以減小換流變的合閘勵磁涌流、提高選相分合閘裝置的控制效果及抑制交流濾波器開關(guān)分閘后電弧重燃現(xiàn)象，課題研究的成果具有一定的經(jīng)濟(jì)、社會效益和推廣應(yīng)用價(jià)值。

2 換流站一次主設(shè)備故障因素分析及快速診斷搶修應(yīng)急體系研究項(xiàng)目

換流站一次主設(shè)備故障因素分析及快速診斷搶修應(yīng)急體系研究項(xiàng)目是以“西電東送”主通道牛從直流牛寨換流站一次主設(shè)備為例，通過分析直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)及各設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、原理，總結(jié)出換流站各一次主設(shè)備典型故障類型、故障原因、故障表象、風(fēng)險(xiǎn)分析及預(yù)控措施，形成了一套完善的換流站一次主設(shè)備主設(shè)備典型故障因素分析及預(yù)控措施。

項(xiàng)目結(jié)合設(shè)備搶修組織要素，從故障初步分析、隔離措施、信息報(bào)送、備品備件管理、搶修資源調(diào)配、故障原因分析、搶修現(xiàn)場安全管控、搶修工藝控制等管控環(huán)節(jié)形成了一套行之有效的換流站一次主設(shè)備故障快速診斷及搶修應(yīng)急體系。項(xiàng)目完成的換流站主設(shè)備故障快速診斷及搶修應(yīng)急體系包括：1）換流變壓器套管故障快速診斷及搶修應(yīng)急包；2）交流濾波器開關(guān)爆炸、閃絡(luò)或重燃故障快速診斷及搶修應(yīng)急包；3）中性母線避雷器故障快速診斷及搶修應(yīng)急包；4）換流變壓器故障快速診斷及搶修更換應(yīng)急包；5）換流變壓器分接開關(guān)故障快速診斷及搶修應(yīng)急包；6）交流濾波器大組GIL母線故障快速診斷及搶修應(yīng)急包；7）設(shè)備發(fā)熱缺陷快速診斷及搶修應(yīng)急包；8）交流濾波器不平衡保護(hù)跳閘故障快速診斷及搶修應(yīng)急包。目前，該項(xiàng)目所屬各應(yīng)急包均已在各換流站設(shè)備故障搶修中得到廣泛應(yīng)用，應(yīng)急搶修效率顯著提高。

圖2 防止濾波器斷路器電弧重燃控制策略時(shí)序

圖3 Y0Y型和Y0D型換流變壓器電流峰值隨關(guān)合時(shí)刻變化曲線

本項(xiàng)目獲得實(shí)用新型專利7項(xiàng)，發(fā)表專業(yè)論文4篇。截至目前，項(xiàng)目成果所屬應(yīng)急包，已用于指導(dǎo)運(yùn)行檢修人員多次快速完成了牛寨換流站、普洱換流站、楚雄換流站交流濾波器故障跳閘、套管將軍帽發(fā)熱等故障診斷和事故搶修工作，應(yīng)急搶修效率顯著提高，提高了直流輸電系統(tǒng)能量可用率，由此確保了西部清潔水電及風(fēng)電能源可順利輸送至負(fù)荷中心，有效避免了“棄風(fēng)、棄水”。

3 影響同塔雙回?fù)Q流站現(xiàn)場檢修質(zhì)量關(guān)鍵因素分析及管控措施研究科技項(xiàng)目

牛從直流工程是世界上唯一一條±500kV同塔雙回的直流輸電工程，其輸送容量高達(dá)6400 MW，對于南方電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著舉足輕重的作用，一旦發(fā)生雙回或雙極閉鎖，將可能導(dǎo)致南方電網(wǎng)主網(wǎng)架失穩(wěn)，加強(qiáng)同塔雙回直流換流站檢修質(zhì)量管控，提升同塔雙回直流輸電系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，對主網(wǎng)架的安全穩(wěn)定有著積極的意義。

本項(xiàng)目主要研究內(nèi)容如下：1）對項(xiàng)目研究背景進(jìn)行梳理，明確現(xiàn)有檢修及停電方案的缺點(diǎn)，對牛從直流的整體運(yùn)行情況進(jìn)行分析，介紹狀態(tài)檢修、歷年出現(xiàn)的閉鎖事件、直流非計(jì)劃停運(yùn)事件、重要異常及重大緊急缺陷等相關(guān)問題的研究現(xiàn)狀；2）分析擬定了同塔雙回?fù)Q流站電力設(shè)備狀態(tài)檢修策略的制定方案以及同塔雙回?fù)Q流站直流設(shè)備狀態(tài)檢修的應(yīng)用及管理方案，比較單回輪停及雙回全停兩種停電方案的優(yōu)缺點(diǎn)，制定濾波器組最優(yōu)不停電檢修安排；3）針對歷年閉鎖事件、直流非計(jì)劃停運(yùn)及重大緊急缺陷從一次設(shè)備、控制保護(hù)設(shè)備、閥及閥冷設(shè)備3個(gè)部分總結(jié)出了可以通過提高檢修質(zhì)量預(yù)防故障或缺陷發(fā)生的設(shè)備及項(xiàng)目清單提高檢修質(zhì)量的設(shè)備和項(xiàng)目清單，然后對同塔雙回直流系統(tǒng)的閉鎖因素進(jìn)行了一次全面梳理；4）詳細(xì)分析了單一故障導(dǎo)致單極、雙極、雙回四極閉鎖的因素，并與以往該設(shè)備曾出現(xiàn)過的故障案例或缺陷相結(jié)合，總結(jié)具有提高檢修質(zhì)量的項(xiàng)目清單，使研究成果更加切合實(shí)際；5）通過對控制保護(hù)系統(tǒng)間信息流、物質(zhì)流的分析，研究不同運(yùn)行方式下，不同控制保護(hù)物理連接回路及邏輯功能之間的相互影響，分析開展檢修極控制保護(hù)設(shè)備檢修工作時(shí)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)以及開展檢修工作時(shí)直流輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的邊界條件；6）總結(jié)梳理了同塔雙回直流換流站原則上可以進(jìn)行冗余設(shè)備不停運(yùn)直流檢修工作的設(shè)備清單，對每一設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)分析，得出了可以在不進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的情況下風(fēng)險(xiǎn)較小地開展在線檢修的設(shè)備清單。

項(xiàng)目研究成果提煉形成國家發(fā)明專利1項(xiàng)，實(shí)用新型專利4項(xiàng)，已發(fā)表中文核心期刊論文2篇。本項(xiàng)目梳理分析了牛從直流發(fā)生的所有閉鎖事件以及自2014年以來牛寨換流站、從西換流站發(fā)生的82起緊急、重大設(shè)備缺陷案例，分析了容易因檢修質(zhì)量不良導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)異常的因素，并針對性地總結(jié)具有提高檢修質(zhì)量的典型設(shè)備和項(xiàng)目清單，對順利開展牛從直流工程的同塔雙回?fù)Q流站直流設(shè)備檢修工作、提升設(shè)備運(yùn)維質(zhì)量，促進(jìn)直流輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義，最終實(shí)現(xiàn)提升高壓直流輸電系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)監(jiān)督和管控能力，提高牛從直流運(yùn)維專業(yè)化、規(guī)范化、精細(xì)化工作水平。2017年至2019年，超高壓輸電公司曲靖局在牛寨換流站應(yīng)用本項(xiàng)目上述研究成果在牛從直流年度停電檢修和迎峰度夏期間設(shè)備運(yùn)維過程中取得了很好的效果，2017、2018、2019年 連續(xù)3年沒有因檢修質(zhì)量不良和運(yùn)維不到位發(fā)生閉鎖故障和臨停事件，極大提高了牛從直流運(yùn)行的可靠性，為消納清潔能源，減少云南水電棄水做出了巨大貢獻(xiàn)。

圖4 獲權(quán)專利