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准东—皖南±1100 kV特高压直流输电工程,额定输送功率12 000 MW,额定电流5455 A,额定电压±1100 kV,输电距离3400 km;是目前计划建设的世界上输送容量最大、输电距离最长的特高压直流输电工程,是将我国西北的火电、风电和太阳能电力外送至华中的强大输电通道,对加强全国电网互联和西电东送战略的实施具有重要意义[1-9]。
直流输电工程的系统试验是工程建设的最后一道工序,编制特高压直流输电工程系统试验方案的目的是全面考核直流工程的系统性能、所有设备性能以及二次控制保护功能,验证直流输电系统各项性能指标是否达到合同和技术规范书规定的要求,确保工程投入运行后,系统和设备的安全可靠运行。
根据准东—皖南工程规划研究结果,特高压直流输电工程主回路接线方式包括以下8大类型接线方式:双极双12脉动换流器接线运行方式,双极换流器不对称接线运行方式,双极单12脉动换流器接线运行方式,单极双12脉动换流器大地回线运行方式,单极双12脉动换流器金属回线运行方式,单极单12脉动换流器大地回线运行方式,单极单12脉动换流器金属回线运行方式和融冰接线方式,每一种接线包含有一种或多种接线方式。
本文结合±1100 kV特高压直流示范工程前期可行性研究结果以及工程的特点,借鉴向上、锦苏、哈郑和溪浙±800 kV特高压直流输电工程系统试验方案研究成果[10-16]和±1100 kV特高压直流输电工程可行性研究成果[17],对±1100 kV特高压直流输电工程规划中的系统安全稳定进行了计算分析,开展了±1100 kV特高压直流输电工程系统试验方案的研究,为工程现场端对端系统试验提供技术支撑和技术资料。
1 ±1100 kV特高压直流示范工程的特点
1)直流系统条件。
根据示范工程可行性研究结果,±1100 kV直流投运初期,在送端没有有效的电源支撑时换流站与主网间的电气联系较弱,由于规划中的新疆准东换流站距离附近750 kV变电站较近,故送端系统有效短路比大于3.5,受端皖南换流站采用直接接入1000 kV特高压变电站,以及采用高低端换流器分层接入500 kV/1000 kV电网,系统有效短路比均大于3.5,满足±1100 kV直流系统双极额定功率运行要求。
2)单换流器解锁/闭锁电压控制。
由于送端准东侧系统无电源支撑,直流单换流器解锁和闭锁输送功率只有300 MW,又要满足最小滤波器组的要求,如果直流解锁/闭锁时投入/切除2组交流滤波器,750 kV母线电压变化较大,应采取适当措施控制母线电压波动。
3)接地极电流对系统的影响。
根据哈郑±800 kV特高压直流工程系统试验的经验,在直流大地运行方式下,新疆准东换流站接地极附近变电站主变直流偏磁可能较大,会影响系统稳定运行,故在系统试验初期,编制直流偏磁测试方案,组织对接地极附近变电站主变进行直流偏磁测试,分析每个测试点直流偏磁特性,建立模型估算大地回线额定电流流过时直流偏磁的大小,为治理直流偏磁提供测量数据和技术资料。然后在相关变压器中性点装设隔直装置,以减小直流分量对变压器的影响,保证系统的稳定运行。
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