800kv換流站設計

2022-10-17 18:39:12 字數 3689 閱讀 1886

畢業設計(**)任務書

哈密—鄭州±800kv

特高壓直流輸電換流站初步設計

摘要特高壓直流輸電工程因具有送電距離遠、送電容量大、控制靈活等特點,已將被廣泛應用在西電東送、南北護工等重大工程專案中。哈密—鄭州直流輸電工程是世界上首個±800kv、輸電容量800萬kw級的直流輸電工程。與其它工程相比,輸送容量更大,送電距離更遠,面臨的環境條件更加複雜,安全質量和技術要求更高。

本文致力於直流輸電系統的基本配置要求,討論了直流輸電的穩態執行方式,介紹了換流站典型主裝置的效能要求、裝置引數選擇,換流站的無功平衡等問題。分別從換流變壓器、換流閥以及平波電抗器、交、直流濾波器、交、直流斷路器和直流測量裝置的設計等方面介紹了特高壓直流輸電系統換流站的設計。

關鍵字:換流站設計;特高壓直流輸電;換流變壓器;換流閥;

preliminary design of

uhvdc converter station for

hami-zhengzhou

abstract

uhvdc transmission projects in virtue of transmission distance, large transmission capacity, flexible control, etc, h**e been widely applied in china to send the important engineering projects, such as sustainability, hami-zhengzhou uhvdc project is the world's first ±800kv level, transmission capacity of 8 million kw dc power transmission with other engineering, its has bigger transport capacity, farther transmission distance , the more complex environmental condition, higher safety and quality technical ***** committed to the basic configuration of dc transmission system requirements, discusses the steady state operation mode of the dc transmission, introduces the converter station typical performance requirements and equipment parameter selection of main equipment, on the reactive power balance and so the design of uhvdc converter station from the converter transformer,converter valve,smoothing reactors,ac/dc filter(acf/dcf),ac/dc circuit breaker and the design of dc measurement devices.

keywords:converter station design;uhvdc;converter transformer;converter valve;

直流輸電工程是世界上電力大國解決高電壓、大容量、遠距離送電和電網互聯的乙個重要手段。隨著微機控制技術及大功率電力電子技術等高科技的發展,直流輸電技術在遠距離大容量輸電、地下電纜輸電、海底電纜輸電和以及電力系統聯網工程中得到了較大的發展,進一步促進了直流技術的應用與發展。直流輸電技術著眼於我國能源與負荷分布的嚴重不平衡以及未來電力發展的巨大空間迫切需求,在我國西電東送以及電力系統聯網中起到了重要的作用,具有廣闊的應用前景。

從2023年舟山直流輸電工程投入執行,經過多年的實驗研究和輸電裝置研製技術的累積,至今已經有諸多項直流輸電工程相繼投入執行。

換流站是直流輸電工程的核心,負責完成交流系統與直流系統之間功率交換。它包括換流變壓器、換流閥、平波電抗器、交、直流濾波器(acf/dcf)、交、直流斷路器和直流測量裝置等裝置。本文主要對這些裝置進行了初步計算。

由於特高壓直流輸電技術屬於電力行業前沿技術,國內對直流輸電沒有形成一整套的行業體系,相關大型裝置均從外國進口,額定狀態下的現場試驗和調校還處於空白階段,本文部分裝置未能選取到具體型號。

在設計過程中,查閱了設計末所列的參考文獻,以及國內外有關製造廠和設計院的說明書、圖紙和執行規程等技術資料。在此,感謝在本設計過程中給予我們幫助的老師、同學,特別是指導老師趙巧娥、王宇的細心指導。

限於小組成員能力有限,本設計難免有錯誤和不足之處,熱誠希望老師和同學批評指正、提出寶貴意見。

直流輸電工程是以直流電的型式來傳送電能的一種工程。將發電廠裡發出的交流電,經過整流器變成直流電傳輸,再經逆變器將直流電變換為交流電送至受端交流電網。主要應用於遠距離大功率的輸電,非同步交流系統的聯網,網路互聯、區域系統聯絡,海底電纜等,以其線路投資少、損耗小,無電容電流、無電抗壓降,線路不需無功補償,不存在交流輸電的穩定問題,執行可靠等優點取勝。

然而,直流輸電也存在著一些缺點:換流裝置比較昂貴,消耗的無功功率多,缺乏直流開關,產生諧波影響等。在我國,已有許多成熟的工程:

舟山直流輸電工程,我國的第一項直流輸電工程;葛洲壩到上海500kv直流輸電工程;三峽到常州500kv直流輸電工程;向家壩到上海800kv直流輸電工程;雲南到廣州800kv直流輸電工程等。

直流輸電工程按照換流站數量來分類,可以分為兩端直流輸電和多端直流輸電,目前世界上已執行的直流輸電工程多數都是兩端直流輸電系統;

按照線路長度分類,可以分為長距離直流輸電和背靠背直流輸電;按照電壓等級分類,可以分為高壓直流輸電和特高壓直流輸電;按照工程的性質來分類,可以分為遠距離大容量直流架空線路工程、背靠背直流聯網工程、跨海峽直流海底電纜工程、向大城市送電的直流地下電纜工程、向孤立負荷點送電或從孤立電站向電網送電的直流工程以及與交流輸電併聯的直流輸電工程。

高壓直流輸電(hvdc)是指600kv及以下電壓等級的直流輸電技術。在我國,特高壓直流輸電指的是500kv。利用了穩定的直流電具有無感抗,容抗也不起作用,無同步問題等優點而採用的大功率遠距離直流輸電。

特高壓直流輸電(uhvdc)是指±600kv以上電壓等級的直流輸電技術。在我國,高壓直流輸電指的是800kv。主要特點是輸送容量大、輸電距離遠,電壓高,可用於電力系統非同步聯網,是實現我國能源資源優化配置的有效途徑。

一般採用高可靠性的雙極兩端中性點接線方式。

直流輸電系統原理如圖1-1

圖1-1 兩端直流輸電系統構成原理圖

1—換流變壓器;2—換流器;3—平波電抗器;4—交流濾波器;5—直流濾波器;

6—控制保護系統;7—接地極引線;8—接地極;9-遠東通訊系統

(1)直流輸電架空線路僅需正負兩極導線,所以桿塔結構簡單、線路造價低、損耗小;直流輸電所需要的線路走廊較窄;與交流輸電相比,輸送同樣功率,直流架空線路可節省約1/3的鋼芯鋁絞線,1/3~2/3的鋼材,線路造價為交流輸電的2/3;同時,當線路在直流電壓作用下,不存在電容電流,線路沿線的電壓分布均勻,不需安裝併聯電抗器[1]。

(2)直流輸電線路輸電容量大、造價低、損耗小、壽命長、不易老化且輸電距離不受限制。對於同樣絕緣厚度和芯線截面的電纜,用於交流輸電比用於直流輸電的輸電容量要大的多,因為電纜耐受直流電壓的能力比耐受交流電壓的能力約高3倍以上。直流電纜線路只需一根或兩根電纜,而交流電纜線路則需要三相三根電纜。

直流電纜不存在電容電流,其輸送距離將不受限制,有利於進行遠距離電纜送電。直流電纜的損耗主要有電阻損耗,而交流電纜中除電阻損耗外,還有絕緣中的介質損耗和鉛皮及鎧裝中的磁感應損耗,因此直流電纜線路的造價要比交流電纜線路低得多。

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