国网江苏电科院联合苏州华电研制——毫秒级响应故障,这个电力“安全气囊”很特别

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日期:2022-06-22

今年6月

是第21个全国安全生产月

坚决守住大电网安全生命线

是电网企业的重中之重


在日常生活中

家用大功率电器如果出现故障

一般会触发开关跳闸

防止事故的发生

这就是故障保护

实际上,故障保护存在于电力系统的

各个环节

换流站就是其中重要一环


今天

就带大家解剖“一只麻雀”

一起来看看

白鹤滩-江苏±800千伏特高压

直流输电工程的换流站

如果发生故障

电力人该如何保障电网安全?


                      △ 虞城换流站。


虞城换流站

白鹤滩-江苏±800千伏特高压直流输电工程

落地江苏的站点

虞城换流站采用了世界首创的

常规直流和柔性直流混合级联技术

作为工程最后一道安全防线

故障保护是重中之重


换流站故障保护,目前面临着什么问题?

虞城换流站,承担着将四川送来的直流电转换为交流电,再送往江苏千家万户的重任。

对于常规的换流站,直流系统电压受制于交流系统电压的影响,一旦交流系统故障,直流系统将无法正常运行。

虞城换流站采用常规直流和柔性直流混合级联技术后,直流系统电压不受交流系统电压影响,一旦交流系统故障,直流系统可以做到不停运。但直流系统持续工作产生的多余能量,又会导致其它关键设备受损。

如果将直流系统停运,虽然可以保障安全,但一旦故障消除,直流系统重新启动将耗费几天时间,影响可靠供电。


那,有没有一种故障保护措施

在交流系统发生故障的时候

既能保护关键设备不受损

又能够不影响直流系统正常运行呢?


电力人想到了——安全气囊

众所周知

在汽车发生碰撞时

安全气囊能对驾驶员及乘客起到

关键的保护作用


                        △ 汽车安全气囊发挥作用(图片来源网络)。


为了让直流系统在不停运的情况下

进行故障保护

工程技术人员研制并应用了

电力“安全气囊”——

世界首台±400千伏直流可控

自恢复消能装置


△ 世界首台±400千伏直流可控自恢复消能装置。



正如汽车遭受一定碰撞后

安全气囊会迅速充气

吸收驾驶员的惯性冲击力

从而达到减轻人员伤害的效果


在虞城换流站

当交流系统出现故障

电力“安全气囊”会毫秒级响应

吸收直流系统产生的多余能量

防止换流阀等核心设备因电压过高而损坏

免去交流系统故障恢复后

直流系统重新启动耗费的时间


虞城换流站。



然而,不同于

汽车安全气囊的柔软

电力版“安全气囊”却是个

“钢铁硬汉”

大容量避雷器、超高速触发间隙开关、

超高速晶闸管电子开关、

快速机械开关等先进设备组成


避雷器塔。



避雷器是这座电力“安全气囊”的关键组件

约14米的避雷器塔

每层由136只避雷器组成

5层680只

两套消能装置共有1360只避雷器


有了这一系列硬核设备

故障保护自然就十分靠谱

它的故障响应小于1毫秒

吸收能量可达300兆焦以上


在这个庞然大物上岗前

它是否已经具备正常的工作状态

岗前“体检”必不可少


为防止避雷器塔

在运输安装过程中出现损坏

6月17日

国网江苏电科院完成两套

世界首台±400千伏直流可控自恢复消能装置

避雷器组高压试验

至此两套装置具备“上岗”条件


什么是高压试验?

参考电压泄漏电流是表征避雷器健康状态的两个关键指标。

避雷器高压试验,就是把试验测得的直流参考电压及0.75倍参考电压下的泄漏电流,与国家标准值比对,判断避雷器是否合格。

采用传统试验设备对避雷器

进行高压试验

每天只能完成约13只

以此计算,至少需要连续试验3个月

才能全部完成1360只避雷器的试验工作

这显然无法跟上工程建设进度

研制新的试验设备,开展整组避雷器试验

成为电力科研人员的当务之急


△ 虞城换流站消能装置部分结构。


国网江苏电科院提出了

多柱并联直流高压发生器整体加压试验方法

通过这种方式

可同时对每层136只避雷器进行试验

全部避雷器检测工作在1周时间内即可完成


△ 专业人员在做试验准备工作。


国网江苏电科院联合苏州华电电气股份有限公司

创新研制了

成套避雷器组直流试验集成设备

测控单元

解决了多柱避雷器加压下分流不均匀的

技术难题

如何开展高压试验?

专业人员把136只测控单元安装在每层避雷器低压端上,然后把测控单元整体并联、接地,每层避雷器高压端便形成一个测试点,通过导线连接直流高压发生器进行试验。


专业人员为避雷器安装测控单元。

试验人员通过无线传输装置接收并回传测控单元采集的数据,判定避雷器是否合格。

 高压试验场景。

当两座避雷器塔完成“体检”

通过导线与其它组件连接后

电力“安全气囊”即将正式“入列”


在电力人的悉心呵护下

电力“安全气囊”

将有效保障来自四川的清洁水电

源源不断地为江苏高质量发展

注入澎湃动能


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