第二章宁东山东±660kV直流输电工程换流阀技术特点研究
1±660千伏直流换流阀关键零部件技术研究
1.1晶闸管及其压装组件
由于HVDC换流阀包含一定数量的串联晶闸管，为了方便，可以在电气和机械上都将一个阀看作是由若干个阀组件组成的。阀组件通常由5/6个晶闸管级和一个饱和电抗器串联，电抗器可以在阀开通时保护阀不承受过高的di/dt。阀组件内的晶闸管都固定在高效的液体冷却散热器之间，组成一个“压装结构”，通过GRP（玻璃增强塑料）绷带的紧固，使晶闸管和散热器之间产生很大的压紧力，保证了元件间良好的电气和热接触。绷带具有足够的绝缘强度，能承受阀关断期间的电压应力。压装结构允许在不断开任何电气和水路连接的情况下方便地更换晶闸管。图2-1所示为具有6个晶闸管级的压装结构。
图2-1晶闸管压装结构
1.2阻尼及均压电路
阀作为一个整体，它的电压耐受能力总是小于每个串联晶闸管的电压耐受能力之和。这是由串联晶闸管之间的断态漏电流和关断时存储电荷的差异引起的。因此，当一个阀中有两个或者更多晶闸管串联的时候，必须考虑阀内的电压分布问题。
每个晶闸管级有两个并联的RC电路用于正常运行工况下的均压。电路中元件的电感和布线需经过精心考虑，以保证在阀承受频率很高的陡波头冲击电压时阻尼电路都能连续提供有效的均压。主RC阻尼电路也用于控制晶闸管开通和关断期间的暂态电压电流应力，此外它们还为每个晶闸管级的门极单元提供电源。
阻尼均压电路中还包括一个直流均压电阻，可以在阀承受单一的直流电压时提供均压作用，也用于门极单元对晶闸管电压的测量。
1.2.1阻尼电阻
阻尼电阻是由几个无感厚膜电阻组成的，安装在每个晶闸管级中一个单独的散热器上（如图4-1所示）。均压电路两个支路的电阻都安装在散热器上。为了使电阻底座承受的绝缘应力最小，散热器与其中一条电阻支路的电气中点连接。
图4-1 阻尼电阻和散热器组件
1.2.2阻尼电容
阻尼电容采用自愈式金属化聚丙烯材料、干式无油结构，将故障引发火灾的风险降到最低。每个电容都安装在一个独立的金属圆筒中，此设计使体积最小。电容固定在一个独立的支架上，支架与阻尼电阻相邻。每个晶闸管级的支架安装两个阻尼电容。图5-1为一个完整阀组件的6个阻尼电容支架的紧凑布置。
图5-1 一个完整阀组件的阻尼电容
1.3饱和电抗器
饱和电抗器是阀组件的一部分，用于限制晶闸管开通过程初始阶段的di/dt（见图6-1）。在晶闸管开通的最初几个微秒中，电抗器在小电流下表现出很大的不饱和电感，限制了晶闸管电流的上升率。晶闸管安全开通后，电抗器为完全饱和状态，电感值很小。电抗器还提供了足够的阻尼来保护晶闸管，避免振荡涌流过零。
图6-1 饱和电抗器
1.4晶闸管门极电路
每个晶闸管级都配备了门极电路以提供晶闸管的触发、监视和保护功能。门极电路根据运行要求提供正常触发信号，并在过电压、高dv/dt和提前恢复时进行保护性触发。每个晶闸管级的状态都被监视并传送到地电位的VBE柜中，同时VBE也向门极电路发送启动和停止信号。地电位和门极单元之间的通讯通过光纤实现。每个晶闸管级有两根光纤，一根“触发”线用于传送启动和停止脉冲，一根“回报”线将晶闸管级的状态信息（晶闸管正常、失效以及正常但依赖独立触发回路）反馈
给VBE。
在晶闸管断态期间，每个晶闸管级门极电路的电源来自于本地晶闸管电压。并联在晶闸管两端的两路RC阻尼回路中的一路会流过容性位移电流对门极电路充电。在阀两端无电压的情况下，充电回路中有一个足够大的储能电容仍能保持阀正常工作两秒。自动数据回报系统监视的状态包括但不限于晶闸管状态（正常或短路）以及VBO保护是否重复触发。
收到VBE发出的启动脉冲后，每个晶闸管级的门极电路会发出一个触发脉冲。晶闸管两端出现正向电压时，门极电路会将选通脉冲联锁。如果晶闸管在一个启动和停止脉冲之间不导通（例如在断续电流运行工况下），门极电路会监测到正向电压并发出补充脉冲。这种短脉冲触发系统与“按需脉冲”逻辑相结合，便可产生有效宽度为120°、耗能最少的导通脉冲。
2±660千伏直流换流阀设计技术研究
直流输电换流阀设计包含了成套电气设计、机械结构设计、监控保护设计、零部件设计、水路设计及光纤布线设计等。为实现换流阀在各种运行条件下的高性能和高可靠性，H400换流阀满足以下设计要求：
1）阀塔结构采用国际通用的悬吊式、柔性防震结构设计；
2）空气绝缘、二重阀（或四重阀）阀塔结构设计；
3）标准的晶闸管组件、电抗器组件设计；
4）去离子水或纯水/乙二醇混合液的串联/并联冷却系统设计；
5）结构布局简单合理，充分考虑了换流阀防火阻燃特性要求；
6）换流阀和阀基电子设备之间采用高压光纤实现高低压电隔离，提高抗干扰能力；
7）换流阀控制及监控柜采用双冗余设计，提高了可靠性。
H400换流阀的设计不但能够完全满足上述要求，而且在整体设计上遵循“贴近用户、紧跟未来”的设计理念，具有独特的技术优势，达到了更高可靠性和更强的性能：
1）可采用更高电压参数晶闸管元件，明显降低晶闸管串联级数，大幅提高换流阀运行可靠性；
2）更加紧凑和可靠的多阻尼电路设计，最大程度提高了换流阀的整体可靠性；
3）在饱和电抗器（又称阀电抗器、阳极电抗器、di/dt电抗器）设计方面采用了
多种先进设计技术和制造工艺，实现了在各种运行工况下（各种冲击电压下，晶闸管组件上动态电压保护，晶闸管组件开通时，开通振荡电流的有效抑制等）更好地保护晶闸管组件，有效降低换流阀噪声，提高饱和电抗器及换流阀整体运行可靠性等目的；
4）在动态电压分布特性方面进行了深入的研究，采取多种技术措施，如加装组件电容等，实现动态电压的均匀分布；
5）智能化的门极电路设计，完备的屏蔽及抗干扰设计大幅提高了门极电路的性能及可靠性；
2.1换流阀的电气设计
本工程采用传统的线路换相换流阀，换流阀设计使用5英寸电触发晶闸管，额定电流3030A、额定电压7.2kV，芯片直径125mm。单个晶闸管元件可以独立承担系统额定电流、过负荷电流及各种暂态冲击电流，不需要并联使用。
晶闸管级的串联数要参考阀避雷器的保护水平确定，在最大设计结温条件下，并考虑所有冗裕晶闸管级数都损坏的极端情况，单阀和多重阀的绝缘应具有以下安全系数：
1）对于操作冲击电压，超过避雷器保护水平的10%；
2）对于雷电冲击电压，超过避雷器保护水平的10%；
3）对于陡波头冲击电压，超过避雷器保护水平的15%。
图3-1和图3-2分别为晶闸管级与阀组件电气原理图。
图3-1 晶闸管级电气原理图
根据换流阀的电气强度要求及其结构设计，银川东站和青岛站的换流阀参数如下：表1换流阀的技术参数表
2.2换流阀的机械设计
2.2.1换流阀模块设计
1）框架设计
阀模块框架是由2根GRP主槽、2根铝侧梁组成的矩形框架及1根铝中心梁构成的基本支撑结构。3根铝梁除了作为结构件起到支撑作用，还具有多种电气作用，它是阀模块一次电气回路的连接部分，此外3根铝梁分别在两个阀组件两端产生了电容效应，相当于每个阀组件端间并联了一个电容，起到了一定的动态均压作用，尤其是对电压等级比较高、单阀串联模块数比较多的换流阀，进一步改善了动态电压分布。框架的四角设钢制角支架，除了起到固定阀框架的作用，还作为阀吊装时的承力结构，悬吊结构与角支架采用柔性连接，最大限度保持阀模块免受地震产生机械应力的损坏，同时阻尼机械共振。
2）支撑及连接结构
每个阀模块内部由两根特殊设计的方管形交叉梁支撑，是阀内元部件的主要承
重结构，同时还增加了框架的强度。阀内其余的支撑件和紧固件（螺杆和螺母等）都采用GRP材料，起着固定和支撑阀模块内晶闸管组件、饱和电抗器、主水管等换流阀元部件的作用。一方面达到了机械设计要求，增加了整个支架的强度和韧性，另一方面也满足了阀模块的防火及电气隔离的设计要求。
3）外屏蔽设计
模块外屏蔽为铝制材料，用于防止阀模块中电气元部件电位不等、电场分布不均引起的局部放电现象。
屏蔽罩表面设计光洁平整、无毛刺和突出部分，以防止电场集中引起局部放电。模块屏蔽罩分为管状屏蔽罩和板状屏蔽罩，安装于阀模块的外围，仅阻尼电容侧GRP 主槽外侧没有安装屏蔽罩。屏蔽罩有效避免了外界电磁干扰的影响，且分别固定在阀层的不同电位点上，从而避免了悬浮电位。每层两个阀模块无屏蔽的一侧相对布置，这样整个阀层外侧都有屏蔽结构，既可以防止外界的电磁干扰，也能有效屏蔽阀运行中产生的电磁噪声。
4）冷却水管及光纤设计
阀塔顶部装有冷却水总管，既有不锈钢水管，又有PEX水管，PEX冷却水总管的进水管和回水管分别与每个阀模块内进水管和出水管相连，进水管位于出水管的外侧。阀层间的冷却水总管使用柔性防振设计弯曲成圆弧状，同时满足了爬电距离的要求。阀模块采用串联冷却方式。冷却水从进水管分多路进入晶闸管、阻尼电阻和饱和电抗器，带走热量后汇集到出水管。
光纤在每层分线后沿GRP主槽走线，分别与该层每个晶闸管门极单元的光纤接口连接。
5）滴水盘设计
阀模块专门设置了滴水盘，由工程塑料（ABS或聚碳酸酯）制成，向晶闸管组件的中心倾斜，使泄漏的冷却液按指定的位置流到下一个阀模块，直到流进底部屏蔽罩的滴水盘中。
2.2.2二重阀结构设计
图二重阀阀塔外形尺寸图
换流阀布置于干燥、低污秽、区域环境可控的阀厅内，阀厅应通风良好，并安
装空调，呈微正压以减少灰尘进入。换流阀主要包括阀模块、屏蔽罩、悬吊支撑结构、阀避雷器等，通过不锈钢（AISI 316）或交联聚乙烯（PEX）冷却水管、管母、光纤等实现与冷却系统、直流输电系统其它一次设备以及二次控制系统的连接。
1）阀塔整体结构
阀塔的整体布局不仅考虑了美观和电气设计的需要，而且仔细考虑了许多相关的复杂因素，如爬电距离、绝缘间隙、内部干扰、杂散电感和电容分布、水压要求、重量分布、安装简便性、维护和试验简易性等。同时，为了实现高可靠性和长期运行，设计方仔细考虑了结构材料和零部件设计，减小了换流阀发生火灾的风险。
阀塔采用模块化及标准化结构设计，主结构使用了强度高、重量轻、导电及导热性能好的铝合金材料，还使用了易于加工、防火阻燃性能好的高强度玻璃增强塑料（GRP）、PEX等合成材料，同时最大限度减少电气和水路连接接头，实现了结构简单、组装方便、可靠性高、便于维护及现场安装等换流阀优化设计目标。
2）阀塔屏蔽结构
阀塔顶部和底部都安装了屏蔽罩。屏蔽罩表面光洁平整、无毛刺和凸出部分，能有效降低静电放电的危险。屏蔽罩的边缘和棱角按圆弧设计，确保它们在高电压下对地没有火花放电。屏蔽罩同时也屏蔽了外界对阀内的电磁干扰，使阀塔内部电场分布均匀，隔离了阀塔之间的相互影响。本工程采用了专为±800kV特高压直流工程开发的顶部和底部屏蔽罩（已经通过型式试验），这种屏蔽罩从外形上改为一体化形式，对屏蔽罩的边缘曲率半径进行了优化，使其具有更好的屏蔽效果，能进一步降低电磁噪声。另外底部屏蔽罩还装有集水装置（滴水盘）和检漏计，来检测整个阀塔的漏水情况。
3）阀悬吊及支撑结构
悬吊部分采用标准的复合绝缘子和花篮螺栓将阀体和避雷器悬挂于阀厅顶部的钢梁上，为便于安装，阀体的悬吊高低位置可以通过调节花篮螺栓来调整。
阀顶部悬吊绝缘子的选择与主回路的结构有关。根据换流站主接线图，阀顶部悬吊绝缘子需要耐受对应直流母线上的最大BIL值。
悬吊结构与阀模块采用柔性连接设计，使每个阀层可在水平方向上摆动。阀顶部的悬吊结构除了能够承受阀体的自重外，还能够承受垂直方向的拉力，并且留出了很大的裕度，这种设计使换流阀能承受静态和动态载荷，满足工程抗震等级要求。
4）阀避雷器
阀避雷器通过悬吊绝缘子悬吊于阀塔外侧。每个二重阀对应串联连接的2只阀避雷器，通过管母与每个单阀并联连接，金具的设计满足机械应力及抗震设计的要求。
5）阀塔绝缘设计和模块连接
阀层间距设计综合考虑了交流、直流、冲击电压下的空气间隙要求，还考虑了交流、直流电压下的局部放电要求，为此设计了合理的空气间隙和爬电距离。
阀塔主体结构对称设计，有效减少了连接管母或母排的类型和数量，结构更加简单。层内及层间利用铝制管母连接阀模块。
光纤槽固定在阀顶部并分2路垂直进入阀内，向下沿门极单元侧的GRP主槽走线，在每个阀层处分线。光纤槽采用圆弧型设计保证不同的电压水平之间的光纤满足绝缘要求，并有足够的爬电距离，同时这种柔性设计有效隔离了振动时的相互影响，保证在各种应力下光纤不会断裂。
2.3换流阀冷却水路设计
2.3.1模块内阀组件水路
每个阀模块包含两个阀组件，每个阀组件都有独立的冷却回路。阀组件的冷却回路是由三个彼此独立的冷却支路并联组成，各冷却支路的连接采用串联方式。
晶闸管散热器、阻尼电阻散热器和饱和电抗器之间通过较小口径的PEX软管连接起来。PEX软管的接头上配有O型密封圈，水管接头与散热器的连接采用螺纹连接，并安装有止动片，防止运行中水管固定螺母由于震动而松脱。
图阀组件主要发热元件水冷管路连接示意图
2.3.2双重阀水路
阀塔冷却系统管路采用弯曲向下连接的结构。冷却液由安装在阀厅顶部的不锈
钢主管流入和流出，与PEX进出水总管在阀塔的顶部连接。
每个阀塔有四组PEX进出水总管，冷却水经由直径为75mm的PEX管向下分配给各个阀组件。在阀塔的底部，进出水PEX总管通过316L不锈钢管进行短接，保证PEX进出水总管的底部有足够的流速，同时可实现底层阀组件与底部屏蔽罩之间均压。
2.3.3材料选择及抗腐蚀措施
1）材料选择
所有与冷却介质接触的材料都应考虑到保持冷却介质高纯度和低电导率的要求。阀组件中与水路接触的材料选择如下：
●不锈钢316或316L
●铝（低含铜量）
●EPDM
●PEX
2）抗腐蚀措施
由于冷却水路要流过不同位置的、有着不同电位的金属件，不同电位的金属件之间的水路有可能产生电流，因此，这些金属件将可能受到电解腐蚀。冷却系统中的电导率被控制在较低的水平，水管中压差产生的漏电流密度将被控制为μA/cm2数量级。然而，即使是这样低的电流密度，如果不进一步采取保护措施，仍会发生铝制散热器的电解腐蚀。为了解决这一问题，冷却系统在每个散热器的进出口安装了不锈钢316电极，可以避免电流流入铝散热器的表面造成腐蚀。
2.4换流阀监控和保护设计
2.4.1换流阀监控和保护设计原理
H400换流阀控制设备具有丰富的硬件资源和强大的软件平台。该控制系统不仅满足直流控制保护系统功能正确、完备的基本要求，而且具有很高的可靠性。换流阀控制系统主要包括VBE、GU以及检漏计三部分，其结构框图如图11-1所示。
图11-1中，VBE实时接收控制保护系统下发的触发字和热字，并将这两部分信息合并为触发数据后发送给GU；GU根据接收到的触发命令完成对本级晶闸管的触发，并根据本阀的热字信息来确定晶闸管的过电压（VBO）保护、dv/dt保护以及正
向恢复保护等瞬时保护的动作阈值。同时，VBE接收GU和检漏计返回的监视信息，将这些监视信息和自检信息汇总编码后通过局域网上报给控制保护系统。若换流阀出现异常，VBE将发出相应的报警、通道切换请求、跳闸请求等信号。
检漏计
图11-1换流阀控制设备结构图
2.4.2换流阀的监控
正常运行时，控制保护系统持续向VBE发送触发字和热字。VBE根据触发字确定各个单阀在当前时刻是否需要触发，并将该信息与对应阀的热字组合成触发命令发送给该阀的各个GU。GU收到触发命令后，若判断本阀需要触发，且当前晶闸管已经承受合适的正向电压，GU将向晶闸管门极发出触发脉冲使其导通；同时，GU根据本阀的热字数据更新VBO保护、dv/dt保护以及正向恢复保护的动作阈值。H400换流阀控制设备的一个重要特点是能够根据换流阀的热字（结温信息）自适应地调整换流阀保护触发阈值。由于晶闸管的运行特性受结温影响较大，因此，结合晶闸管的结温来实时调整换流阀的保护触发阈值，无疑将提高保护触发的合理性，充分保证换流阀的安全，从而提高直流输电系统运行的安全性和稳定性。
控制保护系统根据直流输电运行的需要计算各换流阀的触发时刻，并根据计算结果实时更新触发字。触发字采用串行归零码传送，若某位出现脉冲且宽度达到位宽度的50%，则表示逻辑“1”，若没出现脉冲，则表示逻辑“0”，其时序如图11-2
所示。
图11-2 触发字时序图
在图11-2中：
脉冲宽度（Td）：0.5μs±0.0025%；
位宽度（Tb）：1μs±0.0025%；
相邻触发字之间的间隔（Tint）：2μs（最小）/ 20ms（最大）。
在一帧触发字中，位0为起始位；位1~12表示阀1至阀12是否需要触发导通，“1”表示触发，“0”表示不触发；位13为奇偶校验位；位14、位15为结束标志位，保持为“0”。
晶闸管热字数据同样采用串行归零码传送。若某位出现脉冲且宽度达到位宽度的50%，则表示逻辑“1”，若没出现脉冲，则表示逻辑“0”，其时序如图11-3所示。
在图11-3中：
脉冲宽度（Td）：0.5μs±0.0025%；
位宽度（Tb）：1μs±0.0025%；
相邻晶闸管热字数据之间的间隔（Tint）：2μs（最小）/ 64μs（最大）。
图11-3 晶闸管热字时序图
在一帧晶闸管热字数据中，位0为起始位；位1为阀1标志，“1”表示当前热字数据对应阀1，“0”表示当前结温对应阀2~12；位2~12为晶闸管热字值；位13为监视信息允许返回标志位，“1”表示允许VBE返回监视信息，“0”表示不允许；位14为奇偶校验位；位15为结束标志位。在正常运行情况下，各阀所对应的晶闸管热字总是从阀1至阀12顺序循环发送。
H400换流阀控制设备在设计时充分考虑了一次系统运行状况及自身可能出现的异常工况，采用了完备的可靠性设计措施，能够保证设备在一次系统正常或故障条件下均能正常工作；并且，在任何情况下都不会因为工作不当或自身异常而造成换流阀损坏。H400换流阀控制设备的可靠性设计措施如下：
1）双冗余设计：VBE内部具有两条互为冗余备用的数据处理通道，任何一条通道出现故障，可由控制保护系统切换至另一条通道，切换过程平滑无扰动。
2）实时自检：运行中，VBE不断对自身的电源、电路板、通道的工作状况以及通道选择信号等进行实时检查，一旦发现异常，将立即启动相应的处理措施。GU 对自身及通信、电源等也持续进行实时检查。若发生通信异常或电源失电的故障状态，则通过监视信息上报至VBE，以便VBE采取对应的处理措施。
另外，H400换流阀控制设备仅根据控制保护系统的命令及换流阀的当前状态完成换流阀的控制与保护，其工作不会受对端换流站状况的影响。因此，即使直流通信系统完全停运，换流阀控制设备也能够根据控制保护系统的命令对换流阀实施有效的控制。在控制保护系统满足要求的前提下，不会因控制不当而对直流系统在上述交流系统故障期间的性能和故障后的恢复特性产生任何影响。
2.4.3换流阀保护
2.4.
3.1晶闸管级保护
每个晶闸管级配备的GU能够为本晶闸管级提供恢复保护、dv/dt保护、过电压（VBO）保护和补脉冲保护，具体功能如下：
1）正向恢复保护：在晶闸管关断后的恢复期内，晶闸管承受正向电压的能力有限。此时，即使承受较低的正向电压，晶闸管也可能会因强制击穿而损坏。为此，GU提供了恢复保护功能，即，如果从晶闸管阻断到承受正向电压的时间间隔低于阈值，GU将触发晶闸管，使之再次正常导通，从而避免晶闸管被破坏性击穿。GU的正向恢复保护动作时间阈值随晶闸管热字而变化。
2）dv/dt保护：换流站内故障可能导致换流阀两端出现很陡的正向暂态dv/dt电压，可能引起晶闸管强制击穿而损坏。为此，GU提供了dv/dt保护功能，即，当晶
闸管两端的dv/dt超过阈值时，GU将触发晶闸管，使之正常导通，以避免晶闸管被破坏性击穿。GU的dv/dt保护动作阈值随晶闸管热字而变化。
3）VBO保护：晶闸管关断后，即使晶闸管的阻断能力已完全恢复，其耐受电压能力仍然有限。若晶闸管承受的正向电压过大，同样会使晶闸管因强制击穿导通而损坏。过电压保护就是在晶闸管两端的正向电压超过了VBO保护的动作阈值时触发晶闸管，使之正常导通，从而避免晶闸管被破坏性击穿。GU的VBO保护动作阈值随晶闸管热字而变化。
4）补脉冲保护：当流过换流阀的电流较小时，换流阀可能在其应该导通的区间内出现断流现象。此时，GU将再次发出触发脉冲，以维持晶闸管处于导通状态，从而避免晶闸管在应导通的时间内截止或因截止后直接承受正向电压而损坏。
2.4.
3.2单阀保护
VBE根据控制保护系统提供的热字、GU返回的监视信息以及检漏计返回的监视信息，对各个换流阀采取完善的保护措施，具体功能如下：
1）重触发：当单个换流阀内保护触发的晶闸管级数超过冗余级数时，其它晶闸管级将承受危险的过电压，此时，VBE将重触发整个换流阀；
2）阀冗余丢失：当单阀内损坏的晶闸管级数或GU储能异常的个数等于冗余级数时，VBE将发出报警信息；
3）阀冗余越限：当单阀内损坏的晶闸管级数或GU储能异常的个数超过冗余级数时，VBE将向控制保护系统发出跳闸请求；
4）VBO动作越限：在单次触发过程中，若单阀内发生过电压（VBO）保护触发的晶闸管级数达到某阈值，VBE将发出报警信息；
5）VBO连续动作越限：当单阀内发生过电压（VBO）保护触发的晶闸管级数超过某阈值且这种现象长时间持续出现时，VBE将向控制保护系统发出跳闸请求；
6）冷却系统轻微泄漏：当冷却系统泄漏监视器返回的光信号表明冷却系统已发生轻微泄漏时，VBE将发出报警信息；
7）冷却系统严重泄漏：当冷却系统泄漏监视器返回的光信号表明冷却系统已发生严重泄漏时，VBE将向控制保护系统发出报警信息。
2.4.
3.3换流阀监控设备故障保护
为确保系统通信畅通，VBE将实时检查与控制保护系统、GU之间的通信状况，
以及自身的工作状况。若发现异常，VBE将采取相应的保护措施，以保证换流阀安全，这包括：
1）电源自检：若VBE双冗余供电电源中的一路出现异常时，VBE仍能够保持正常工作，但将发出报警信息；若VBE双电源均已不能维持VBE正常工作，则VBE 将闭锁换流阀并发出跳闸请求；
2）PCB互锁：若VBE的功能单元（即各PCB电路板）没能放置在正确位置，则VBE将闭锁换流阀并发出跳闸请求；
3）光收发板故障：若VBE中某个光收发板严重故障，则VBE将闭锁换流阀并发出跳闸请求；
4）光收发板丢失：若VBE中某个光收发板丢失，则VBE将闭锁换流阀并发出跳闸请求；
5）通道故障：VBE对两个数据处理通道进行实时监视，包括VBE与控制保护系统的通信、VBE与GU的通信、本通道内各电子元件的状态等，若发现故障，则向控制保护系统的切换单元发出“切换请求”，请求切换单元切换另一通道作为控制GU的主通道；当两个数据通道都发生故障时VBE将延时一段时间后闭锁换流阀并发出跳闸请求；
6）通道选择无效：正常情况下，VBE收到的切换单元对数据处理通道的选择结果是互斥的，即只能选择两通道中的一个来控制GU，若通道选择信号选择两通道同时控制GU或未选择任何通道，而且，这样的状态持续时间超过5ms，则VBE的两通道将同时发出切换请求，从而使控制保护系统闭锁换流阀并发出跳闸命令；
7）未预期的数据返回：若被屏蔽（不需要返回数据）的晶闸管级返回监视信息，则VBE将发出跳闸请求。
换流阀的各项保护触发判据都是根据晶闸管的运行特性来确定的。不危及换流阀安全的电气环境不会引起保护触发动作。由于换流阀的电气设计已经充分考虑了最大甩负荷工频过电压及换相过冲的影响，因此，在最大甩负荷工频过电压下，阀的保护触发不会因逆变换相暂态过冲而动作，也不会影响此后直流系统的恢复。另外，正常控制过程中的触发角快速变化也不会引起保护触发动作。
3换流阀避雷器设计技术研究
3.1换流阀避雷器电气设计
避雷器是换流阀中过电压的主要保护装置。换流阀的各种运行工况不会导致避雷器的加速老化或其它损伤，同时避雷器应在各种过电压条件下有效保护换流阀，
根据仿真分析结果和避雷器的当前制造水平，确定该工程用阀避雷器的设计参数如下：
表2阀避雷器的技术参数表
3.2阀避雷器试验
阀避雷器的例行试验和型式试验分别见表3和表4.
表3阀避雷器的例行试验项目
表4阀避雷器的型式试验项目
4换流阀的例行试验和型式试验
4.1例行试验
换流阀的例行试验在换流阀的模块上进行，例行试验项目包括：
1）功能试验（VTE试验）
2）交流电压耐受试验
3）水路试验
4）高电压重复触发试验
5）热运行试验
6）压力试验
7）排水和密封
8）阀组件操作冲击试验
9）重复功能试验
4.2型式试验
换流阀的绝缘型式试验在一个二重阀上进行，运行型式试验在阀组件上进行，运行试验阀组件的数量为一个单阀的阀组件数量，型式试验项目包括：换流阀型式试验项目包括：
1.阀悬吊/支承结构的绝缘试验
●直流耐压试验
●交流耐压试验
●操作冲击试验
●雷电冲击试验
●陡波前冲击试验
2.多（二）重阀单元绝缘试验
●直流耐压试验
●操作冲击试验
●雷电冲击试验
●陡波前冲击试验
3.单阀绝缘试验
●直流耐压试验
●交流耐压试验
●操作冲击试验
●雷电冲击试验
●陡波前冲击试验
●非周期触发试验（含电磁兼容试验）●湿态直流耐压试验
●湿态操作冲击试验
4.运行试验
●最大连续运行负载试验
●最大暂态运行负载试验
●最小交流电压试验
●暂态低电压试验
●直流电流断续试验
●晶闸管恢复期暂态正向电压试验
●保护触发连续动作试验
●短路电流试验
●阀损耗试验
特高压输电工程简介 ABSTRACT: Transporting electrical power with ultra-high voltage has been very popular these days, but most people in the society do not know much about it. In this essay, we will have a short cover about ultra-high voltage technology and focus on the necessity and importance of ultra-high voltage for China to develop this technology, some difficulties in this process, and finally some sample projects in destruction. KEY WORDS：ultra-high voltage, electrical power 摘要：特高压输电，作为近年来国家重点发展的示范项目，已经引起了越来越多的关注和讨论，社会中的绝大部分群体对这一新兴概念并不十分了解，本文对我国特高压输电工程进行一个简单的介绍和讨论，重点介绍我国现阶段特高压输电的必要性和重要性、期间面临的一些反对意见和应对措施、我国现阶段对特高压工程的研究进展情况，以及目前已建成的或在建的特高压示范工程规划。 关键词：特高压，电力系统 目前我国常用的电压等级有：220V、380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。交流220kV及以下的称为高压（HV），330kV到750kV为超高压（EHV），交流1000kV及以上为特高压（UHV），通常把1000KV到1150kV这一级电压称为百万伏级特高压。对于直流输电，±600kV及以下的为高压直流（HVDC），±600kV以上为特高压直流（UHVDC）。 对于我国发展特高压输电的必要性和重要性，主要有以下几个方面： （1）电力快速发展的需要 改革开放30 年以来，我国用电总量快速增长。1978 年，全社会用电量为2498 亿千瓦时，到2007 年达到32565 亿千瓦时，是1978 年的13 倍，年均增长9.45%。改革开放之初，我国逐步扭转了单纯发展重化工业的思路，轻工业得以快速发展，用电增速呈现先降后升的态势，“六五”、“七五”期间年均增长分别达到6.52%、8.62%，其间，在经济体制改革的带动下，我国用电增速曾连续6 年（1982～1987 年）逐年上升，是改革开放以来最长的增速上升周期。1990 年以来，在小平南巡讲话带动下，我国经济掀起了新的一轮发展高潮。“八五”期间，全社会用电增长明显加快，年均增长10.05%。“九五”期间，受经济结构调整和亚洲金融危机影响，用电增速明显放缓，年均增长6.44%，尤其是1998 年，增速仅为2.8%，为改革开放以来的最低水平。进入“十五”以来，受积极的财政货币政策和扩大内需政策拉动，我国经济驶入快速增长轨道，经济结构出现重型化，用电需求持续高速增长，年均增长12.96%，尤其是2003 年、2004 年达到了改革开放以来用电增长高峰，增速分别为15.3%和15.46%。“十一五”前两年，我国用电继续保持快速增长势头，增速均高于14%。 由此可以看出，随着工业化和城镇化的不断推动和发展，我国用电量逐年增加，在工业化和全面建设小康社会的带动下，预计我国到2020 年全社会用电量将达到6.5～7.5 万亿千瓦时，年均增速将达到5.5%～6.6%；人均用电量达到4500～5200千瓦时，相当于日本上世纪80 年代的水平。所以，要求现有的电力系统增大发电容量，满足用电需求。 （2）我国资源和电力负荷分布不均衡 受经济增长，尤其是工业生产增长的强劲拉动，我国电力需求实现高速增长，但是，我国用电增长地区分布不均。总体来看我国东部沿海经济发达地区用电强劲增长，西部地区高耗能产业分布较多的省区用电增长幅度也较大，中部地区增长较慢，我国电力系统的负荷也呈现出结构性变化。但是，我国的资源分布却呈现出相反的情况，水能、煤炭等电力资源主要分布在中西部地区，远离东部的集中用电区域，这同
准东—华东（皖南）±特高压直流输电工程（河南段）拟压覆省地勘基金项目勘查成本价值评估报告 摘要 编号：融矿矿评字（）号 重要提示：“以下内容摘自本勘查成本价值评估报告，欲了解本评估项目的全部情况，请仔细阅读勘查成本价值评估报告全文”。 评估机构：重庆融矿资产评估房地产土地估价有限公司。 评估委托人：河南省地质勘查项目管理办公室。 评估对象：准东—华东（皖南）±特高压直流输电工程（河南段）拟压覆省地勘基金项目勘查成本价值。 评估目的：“准东—华东（皖南）±特高压直流输电工程（河南段）拟压覆省地勘基金项目核实报告”已经评审备案，按照河南省国土资源厅关于进一步加强建设项目压覆重要矿产资源管理工作通知的意见（豫国土资发【】号）及河南省国土资源厅办公室关于规范建设项目压覆省地勘基金项目有关工作的意见（豫国土资办函【】号）及国家现行法律法规规定，需要对该建设项目压覆区进行勘查成本价值评估，为确定准东—华东（皖南）±特高压直流输电工程（河南段）拟压覆省地勘基金项目区应当缴纳补偿费用提供依据。本次评估即为实现上述目的而为评估委托人提供该压覆区勘查成本在本评估报告中所述各种条件下及评估基准日时点上公平、合理的价值参考意见。 评估基准日：年月日。 评估方法：勘查成本效用法、地质要素评序法。 评估报告主要参数： （一）建设项目拟压覆“河南省西峡县大香沟金矿预查”主要实物工作量：激电中梯（长导线）测量（×）；激电中梯（长导线）剖面测量（点距）；；∶土壤测量（×）。重置直接勘查成本：万元；间接费用分摊：万元；重置勘查成本：万元，工程布置合理性系数：，勘查工作加权平均质量系数：，效用系数：。
（二）建设项目拟压覆“河南省内乡县大桥—淅川县上集一带钒矿普查”主要实物工作量：钻探工作（钻孔，孔深；钻孔，孔深）；槽探（）；勘探线剖面测量，工程点测量个；地质填图约；地质测量约。重置直接勘查成本：万元；间接费用分摊：万元；重置勘查成本：万元，工程布置合理性系数：，勘查工作加权平均质量系数：，效用系数：，调整系数。 （三）建设项目拟压覆河南省唐河县常湾东塔院金多金属矿预查项目常湾重点工作区，该区目前仅施工钻孔，暂未开展其它勘查工作，建设项目距离钻孔约。建设项目未压覆河南省唐河县常湾东塔院金多金属矿预查项目任何实物工作量。 （四）建设项目拟压覆河南省桐柏县黄金冲金银多金属矿预查区主要实物工作量：地质简测，土壤地球化学测量，勘探线剖面测量。重置直接勘查成本：万元；间接费用分摊：万元；重置勘查成本：万元，工程布置合理性系数：，勘查工作加权平均质量系数：，效用系数：。 （五）建设项目拟压覆河南省桐柏县老湾金矿深部及外围普查区主要实物工作量；勘探线剖面测量，地质简测，地质修测。重置直接勘查成本：万元；间接费用分摊：万元；重置勘查成本：万元，工程布置合理性系数：，勘查工作加权平均质量系数：，效用系数：。 （六）建设项目拟压覆河南省桐柏县沙子岗一带萤石矿预查区主要实物工作量：∶地质简测，∶高精度磁法测量。重置直接勘查成本：万元；间接费用分摊：万元；重置勘查成本：万元，工程布置合理性系数：，勘查工作加权平均质量系数：;效用系数：。 评估结论：经评估人员现场调查和当地市场分析，按照矿业权评估的原则和程序，选取适当的评估方法和评估参数，经过仔细计算，确定准东—华东（皖南）±特高压直流输电工程（河南段）拟压覆省地勘基金项目勘查成本价值在评估基准日年月日所表现的价值为人民币万元，大写人民币壹佰肆拾万捌仟叁佰元整。 其中：“河南省西峡县大香沟金矿预查”项目压覆区勘查成本价值为人民币万元,大写人民币玖仟捌佰元整；
高压直流输电与特高压交流输电的优缺点比较 从经济方面考虑，直流输电有如下优点： (1) 线路造价低。对于架空输电线，交流用三根导线，而直流一般用两根采用大地或海水作回路时只要一根，能节省大量的线路建设费用。对于电缆，由于绝缘介质的直流强度远高于交流强度，如通常的油浸纸电缆，直流的允许工作电压约为交流的3倍，直流电缆的投资少得多。 (2) 年电能损失小。直流架空输电线只用两根，导线电阻损耗比交流输电小；没有感抗和容抗的无功损耗；没有集肤效应，导线的截面利用充分。另外，直流架空线路的“空间电荷效应”使其电晕损耗和无线电干扰都比交流线路小。 所以，直流架空输电线路在线路建设初投资和年运行费用上均较交流经济。 直流输电在技术方面有如下优点： (1) 不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互联，而交流电力系统中所有的同步发电机都保持同步运行。直流输电的输送容量和距离不受同步运行稳定性的限制，还可连接两个不同频率的系统，实现非同期联网，提高系统的稳定性。 (2) 限制短路电流。如用交流输电线连接两个交流系统，短路容量增大，甚至需要更换断路器或增设限流装置。然而用直流输电线路连接两个交流系统，直流系统的“定电流控制”将快速把短路电流限制在额定功率附近，短路容量不因互联而增大。 (3) 调节快速，运行可靠。直流输电通过可控硅换流器能快速调整有功功率，实现“潮流翻转”(功率流动方向的改变)，在正常时能保证稳定输出，在事故情况下，可实现健全系统对故障系统的紧急支援，也能实现振荡阻尼和次同步振荡的抑制。在交直流线路并列运行时，如果交流线路发生短路，可短暂增大直流输送功率以减少发电机转子加速，提高系统的可靠性。 (4) 没有电容充电电流。直流线路稳态时无电容电流，沿线电压分布平稳，无空、轻载时交流长线受端及中部发生电压异常升高的现象，也不需要并联电抗补偿。 (5) 节省线路走廊。按同电压500 kV考虑，一条直流输电线路的走廊～40 m，一条交流线路走廊～50 m，而前者输送容量约为后者2倍，即直流传输效率约为交流2倍。 下列因素限制了直流输电的应用范围： (1) 换流装置较昂贵。这是限制直流输电应用的最主要原因。在输送相同容量时，直流线路单位长度的造价比交流低；而直流输电两端换流设备造价比交流变电站贵很多。这就引起了所谓的“等价距离”问题。 (2) 消耗无功功率多。一般每端换流站消耗无功功率约为输送功率的40%～60%，需要无功补偿。 (3) 产生谐波影响。换流器在交流和直流侧都产生谐波电压和谐波电流，使电容器和发电机过热、换流器的控制不稳定，对通信系统产生干扰。 (4) 缺乏直流开关。直流无波形过零点，灭弧比较困难。目前把换流器的控制脉冲信号闭锁，能起到部分开关功能的作用，但在多端供电式，就不能单独切断事故线路，而要切断整个线路。 (5) 不能用变压器来改变电压等级。 直流输电主要用于长距离大容量输电、交流系统之间异步互联和海底电缆送电等。与直流输电比较，现有的交流500 kV输电(经济输送容量为1 000 kW、输送距离为300～500 km)已不能满足需要，只有提高电压等级，采用特高压输电方式，才能获得较高的经济效益。
ICS 中国南方电网有限责任公司企业标准 Q/CSG XXXXX—2015 柔性直流输电换流器技术规范 Technical specification of converters for high-voltage direct current (HVDC) transmission using voltage sourced converters (VSC) （征求意见稿） XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施 中国南方电网有限责任公司发布
目次 前言............................................................................... III 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 3.1 额定直流电流 rated direct current (1) 3.2最大直流电流maximum direct current (2) 3.3 短时过载（过负荷）直流电流short time overload direct current (2) 3.4 额定直流电压rated direct voltage (2) 3.5 额定直流功率rated direct power (2) 4 文字符号和缩略语 (2) 4.1 文字符号 (2) 4.2 缩略语 (2) 5 使用条件 (2) 5.1 一般使用条件的规定 (3) 5.2 特殊使用条件的规定 (3) 6 技术参数和性能要求 (3) 6.1 总则 (3) 6.2 换流器电气结构 (4) 6.3 阀设计 (5) 6.4 机械性能 (6) 6.5 电气性能 (7) 6.6 冗余度 (7) 6.7 阀损耗的确定 (8) 6.8 阀冷却系统 (8) 6.9 防火防爆设计 (8) 6.10 阀控制保护设计 (8) 7 试验 (9) 7.1 试验总则 (9) 7.2 型式试验 (9) 7.3 例行试验 (11) 7.4 长期老化试验 (11) 7.5 现场试验 (12) 8 其它要求 (12) 8.1 质量及使用寿命 (12) 8.2 尺寸和重量 (12) 8.3 铭牌 (12) 8.4 包装和运输 (12)
宁东能源化工基地1#综合渣场工程施工组 织设计
宁东能源化工基地1号综合渣场工程施工组织设计 批准： 审核： 编制：
目录 第一章工程概况 第二章编制依据 一、编制依据 (5) 二、编制原则 (5) 二、第三章施工部署 一、施工组织管理指导思想及目标 (6) 二、总体施工方案 (6) 三、第四章施工总平面布置 一、设施布置原则 (15) 二、施工现场准备 (15) 第五章排洪管工程的施工顺序及施工进度安排 一、技术准备 (16) 二、排洪管施工工序 (17) 三、竖井施工工序 (17) 四、施工进度安排 (18)
第六章基坑工程 一、排洪管基坑 (18) 第七章模板工程 一、模板制作 (18) 二、模板安装及加固 (19) 三、模板检验 (19) 四、模板拆除 (19) 第八章钢筋工程 一、钢筋进场 (20) 二、钢筋加工 (20) 三、钢筋运输 (20) 四、钢筋绑扎 (20) 第九章砼工程 一、砼及运输 (21) 二、砼浇筑 (21) 三、砼养护 (22) 第十章收缩缝及防水工程 一、收缩缝 (22) 二、防腐工程 (22) 第十一章确保工程质量和工期的措施 一、工期措施 (22) 二、质量保证措施 (23)
第十二章提前工期的施工措施、方案 一、施工进度措施 (24) 二、施工措施方案 (25) 第十三章抢险措施预案 一、抢险措施 (25) 二、指导思想 (26) 三、基本原则 (26) 四、职责分工 (27) 五、保障措施 (28) 六、应急抢险救援程序 (29) 七、抢险工作要求 (29) 八、其它事项 (30) 第十四章其他应说明的事项（如文明施工措施等） 一、合同段内交通保障措施 (32) 二、文明施工保证措施 (34) 三、环境保护和水土保持实施细则 (35)
柔性直流换流阀在线监测技术研究 发表时间：2018-08-17T10:05:46.513Z 来源：《电力设备》2018年第14期作者：卓智伟[导读] 摘要：柔性直流输电是继交流输电、常规直流输电之后的新一代输电技术。换流阀是柔性直流换流站中的核心设备。换流阀设备一旦出现故障，不仅会导致直流输电的停运，甚至引发重大的安全事故。本文针对厦门柔性直流换流站的换流阀讨论了针对子模块的在线监测技术。 （福建省电力有限公司检修分公司福建厦门 361000）摘要：柔性直流输电是继交流输电、常规直流输电之后的新一代输电技术。换流阀是柔性直流换流站中的核心设备。换流阀设备一旦出现故障，不仅会导致直流输电的停运，甚至引发重大的安全事故。本文针对厦门柔性直流换流站的换流阀讨论了针对子模块的在线监测技术。 引言 柔性直流输电是继交流输电、常规直流输电之后的新一代输电技术，在控制传输电能的同时可独立调节无功功率。柔性直流输电不存在换相失败问题，无需配置滤波及无功补偿设备，易于构建多端直流网络，具备黑启动能力。可以解决目前交直流输电面临的诸多技术瓶颈，可以改善风电接入性能，大大提高低电压穿越能力和系统稳定性，是远距离海上风电并网的唯一技术手段。该技术的出现，为新能源发电并网、大型城市中心负荷供电、孤岛供电、多端直流联网提供了一个崭新的解决方案，是构建智能电网的重要技术手段。换流阀是柔性直流换流站中的核心设备。换流阀设备一旦出现故障，不仅会导致直流输电的停运，甚至引发重大的安全事故。引发换流阀设备出现故障有很多原因，在线监测技术能够及时发现并排除设备的安全隐患。因此，开展柔性直流输电换流阀在线监测技术研究，能够大大提高换流阀运行的安全可靠性，降低各种安全事故的风险。电力电子器件的结温严重影响着其工作可靠性，结温过高与结温波动过大都会对电力电子器件的性能造成影响，因此，获取电力电子器件的结温对其优化设计、可靠性分析、寿命预测等具有重要作用。对于金属化薄膜电容器，随着电容器的老化，容值会逐渐的衰减，造成子模块电压波动变大，甚至影响系统稳定运行。因此必须对电容进行容值的监测。 1、IGBT结温监测技术 1.1光纤测温原理 光纤光栅是利用掺有锗离子的光纤纤芯材料的光敏性，通过紫外激光将入射光的相干光场曝光到光纤的纤芯之中，使原本沿光纤纤芯轴向均匀分布的折射率发生永久性的周期性变化，此形成的一种光学结构被称为光纤光栅。光纤光栅具有高的反射特性、选频特性和色散特性，波长移动响应快，线性输出动态范围宽，能够实现被测参量的绝对测量，不受发光强度影响，对于背景光干扰不敏感、小巧紧凑、易于埋入材料内部，并能直接与光纤系统耦合。光纤光栅的反射波长与光栅周期及纤芯有效折射率有关，由于光纤Bragg 光栅（FBG）对外界环境敏感，当光纤光栅外部环境温度发生变化时，会产生热光效应和热膨胀效应，分别影响光纤光栅纤芯的有效折射率和栅格常数，导致FBG 的反射波长发生偏移，通过对反射波长偏移量的测定，可以间接测量外界物理量的变化。因此，基于光纤光栅的传感过程是通过外界参量对光纤光栅反射波长的调制来获得传感信息。下图是光纤光栅的工作原理图。 因此IGBT结温可使用光纤测温法测出。 1.2 IGBT 参数法测温原理 IGBT本质上是一个由MOSFET驱动的BJT管，因此结构与MOSFET十分相似，差别仅在于它是P+衬底，而MOSFET是N+衬底。 IGBT的饱和压降为在门极电压驱动下IGBT工作于饱和区时，IGBT集电极（C）与发射极（E）之间的电压。由IGBT的内部结构可知，IGBT的正向饱和压降由两部分组成，即二极管压降和MOS沟道压降。二极管的压降呈现负温度系数的电阻特性，而MOS沟道电阻随温度的升高而增大，因此沟道压降随温度的升高而升高。这使得IGBT的正向压降在不同的正向电流下呈现不同的温度特性。当电流较小时，沟道压降影响较小，IGBT的正向伏安特性与二极管相似，具有负温度系数，而当电流较大时，沟道压降起主要作用，IGBT的正向压降具有正温度系数。 实验测量结果证实在热稳态和热瞬态过程中，IGBT的正向饱和压降与温度的关系只与芯片内部结构和集电极电流有关，与封装结构等无关。故IGBT结温也可由测量IGBT运行过程中的电压及电流参数推算得出。 2、电容监测原理 由于子模块电容容值C 满足式2.1：
我国特高压直流输电技术的现状及发展 （华北电力大学，北京市） 【摘要】直流输电是目前世界上电力大国解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。本文主要介绍了特高压直流输电技术的特点，特高压直流输电技术所要解决的问题,特高压直流输电技术的在我国发展的必要性以及发展前景。 【关键词】特高压直流输电，特点，问题，必要性，发展前景 0．引言 特高压电网是指由特高压骨干网架、超高压、高压输电网、配电网及高压直流输电系统共同构成的分层、分区，结构清晰的大电网。其中，国家电网特高压骨干网架是指由1000kV级交流输电网和±600kV级以上直流输电系统构成的电网。 特高压直流输电技术起源于20 世纪60 年代，瑞典Chalmers 大学1966 年开始研究±750kV 导线。1966 年后前苏联、巴西等国家也先后开展了特高压直流输电研究工作，20 世纪80 年代曾一度形成了特高压输电技术的研究热潮。国际电气与电子工程师协会（IEEE）和国际大电网会议（Cigre）均在80 年代末得出结论：根据已有技术和运行经验，±800kV 是合适的直流输电电压等级，2002 年Cigre又重申了这一观点。随着国民经济的增长，中国用电需求不断增加，中国的自然条件以及能源和负荷中心的分布特点使得超远距离、超大容量的电力传输成为必然，为减少输电线路的损耗和节约宝贵的土地资源，需要一种经济高效的输电方式。特高压直流输电技术恰好迎合了这一要求。 1．特高压直流输电的技术特点 1.1特高压直流输电系统 特高压直流输电的系统组成形式与超高压直流输电相同，但单桥个数、输送容量、电气一次设备的容量及绝缘水平等相差很大。换流站主接线的典型方式为每极2组12脉动换流单元串联，也可用每极2组12脉动换流单元并联。特高压直流输电采用对称双极结构，即每12脉动换流器的额定电压均为400kV，这样的接线方式使运行灵活性可靠性大为提高。特高压直流输电的运行方式有：双极运行方式、双极混合电压运行方式、单击运行方式和单极半压运行方式等。换流阀采用二重阀，空气绝缘，水冷却；控制角为整流器触发角15°；逆变器熄弧角17°。换流变压器形式为单相双绕组，油浸式；短路阻抗16%-18%；有载调压开关共29档，每档1.25%。换流站平面布置为高、低压阀厅及其换流变压器采用面对面布置方式，高压阀厅布置在两侧，低压阀厅布置在中间。 1.2 特高压直流输电技术的主要特点 （1）特高压直流输电系统中间不落点，可点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。在送受关系明确的情况下，采用特高压直流输电，实现交直流并联输电或非同步联网，电网结构比较松散、清晰。 （2）特高压直流输电可以减少或避免大量过网潮流，按照送受两端运行方式变化而改变潮流。特高压直流输电系统的潮流方向和大小均能方便地进行控制。 （3）特高压直流输电的电压高、输送容量大、线路走廊窄，适合大功率、远距离输电。 （4）在交直流并联输电的情况下，利用直流有功功率调制，可以有效抑制与其并列的交流线路的功率振荡，包括区域性低频振荡，明显提高交流的暂态、动态稳定性能。 （5）大功率直流输电，当发生直流系统闭锁时，两端交流系统将承受大的功率冲击。 1.3 与超高压直流输电比较 和±600千伏级及600千伏以下超高压
柔性直流输电 一、常规直流输电技术 1. 常规直流输电系统换流站的主要设备。常规直流输电系统换流站的主要设备一般包括：三相桥式电路、整流变压器、交流滤波器、直流平波电抗器和控制保护以及辅助系统(水冷系统、站用电系统)等。 2. 常规直流输电技术的优点。 1）直流输送容量大，输送的电压高，最高已达到800kV，输送的电流大，最大电流已达到4 500A；所用单个晶闸管的耐受电压高，电流大。 2）光触发晶闸管直流输电，抗干扰性好。大电网之间通过直流输电互联（背靠背方式），换流阀损耗较小，输电运行的稳定性和可靠性高。 3）常规直流输电技术可将环流器进行闭锁，以消除直流侧电流故障。 3. 常规直流电路技术的缺点。常规直流输电由于采用大功率晶闸管，主要有如下缺点。 1）只能工作在有源逆变状态，不能接入无源系统。 2）对交流系统的强度较为敏感，一旦交流系统发生干扰，容易换相失败。 3）无功消耗大。输出电压、输出电流谐波含量高，需要安装滤波装置来消除谐波。 二、柔性直流输电技术
1. 柔性直流输电系统换流站的主要设备。柔性直流输电系统换流站的主要设备一般包括：电压源换流器、相电抗器、联结变压器、交流滤波器和控制保护以及辅助系统(水冷系统、站用系统)等。 2. 柔性直流输电技术的优点。柔性直流输电是在常规直流输电的基础上发展起来的，因此传统的直流输电技术具有的优点，柔性输电大都具有。此外，柔性输电还具有一些自身的优点。 1）潮流反转方便快捷，现有交流系统的输电能力强，交流电网的功角稳定性高。保持电压恒定，可调节有功潮流；保持有功不变，可调节无功功率。 2）事故后可快速恢复供电和黑启动，可以向无源电网供电，受端系统可以是无源网络，不需要滤波器开关。功率变化时，滤波器不需要提供无功功率。 3）设计具有紧凑化、模块化的特点，易于移动、安装、调试和维护，易于扩展和实现多端直流输电等优点。 4）采用双极运行，不需要接地极，没有注入地下的电流。 3. 柔性直流输电技术的缺点。系统损耗大（开关损耗较大），不能控制直流侧故障时的故障电流。在直流侧发生故障的情况下，由于柔性直流输电系统中的换流器中存在不可控的二极管通路，因此柔性直流输电系统不能闭锁直流侧短路故障时的故障电流，在故障发生后只能通过断开交流侧断路器来切除故障。可以使用的最佳解决方式是通过使用直流电缆来提高系统的可靠性和可用率。 三、常规直流输电技术和柔性直流输电技术的对比
宁东能源化工基地煤化工园区总体规划 ?宁东煤化工园区东邻鸳鸯湖矿区，南邻灵新井田北界，西距黎家新庄700m，北靠近马莲台煤矿，面积为49.28km2。位于银川市东南约43km处，西南距灵武市约28km。园区距宁东镇中心区约1000m，园区划分为A区、B区和C区。A区面积15.62km2、B区17.1km2、C区16.56km2。 产业定位是重点建设特大型煤气化、煤液化生产装置，发展清洁能源和基础化工原料以及深加工产业。产业规划产品链如下： 1）煤炭→液化→清洁燃料生态产品链 2）煤炭→甲醇→甲醇延伸加工生态产品链 3）煤炭→甲醇→MTP→丙烯及下游加工生态产品链 4）煤炭→甲醇→MTO→丙烯/乙烯及下游延伸加工生态产品链 5）煤炭→气化→化肥生态产品链 1、煤化工工业园区A区 煤化工A区将充分发挥煤炭资源优势，以煤化工为主导产业，重点发展清洁能源和化工产品。在重点发展清洁能源的基础上，进一步优化利用副产的各种宝贵资源，综合深加工利用。采用洁净煤气化、MTP、MTO等先进技术和生产工艺，重点发展煤制烯烃及下游产品、甲醇和化肥项目等。 本区均为神华宁夏煤业集团的项目。其中部分已建，部分在建，还有一些是规划中的项目，详细情况见表1。 表1??煤化工A区主要建设项目一览表
煤化工园区B区重点建设大型甲醇装置，发展甲醇及MTP、MTO技术的下游产品，形成较为全面的甲醇产品链；同时利用大型煤造气工程，生产二甲醚产品。另外，利用天然气资源发展合成氨、尿素。 本区现有建设单位四川化工集团宁夏捷美丰友化工有限公司和盛大宁东化工有限公司等，详细建设项目见表2。 表2??煤化工B区主要建设项目一览表
我国特高压直流输电发展规划与研究成果 摘要：本篇文章在对一次性能源具有的分布特点进行分析之后，对我国特高压直流输电技术的必要性进行了分析，并通过对技术研究设备进行研究之后，分析了实施特高压直流输电技术的可行性。与此同时，并结合当下雾霾给环境和人们生活带来的影响，对下一步特高压直流输电技术的发展方向做出了相应的规划。 关键词：特高压直流；输电发展；规划；研究成果 近年来，雾霾对环境和人们生活带来的影响越来越大，在今年，李克强总理在召开国务院会议时，对这一问题进行了探讨，认为解决雾霾问题的首要措施就是要实施跨区域的送电项目。有关人员认为，这一举措实质上就是预示着特高压提速的信息。直流输电技术是世界上目前解决高电压以及远距离输送的重要措施。直流输电是把交流电通过电流转换器变换成直流电，再由直流输送电路将电流送至受电的一端，并在最后通过换流器再将其变为交流电的过程 1.我国实施特高压直流输电技术的必要性分析 据有关调查结果显示，已经发现的煤炭有2/3部分在我国北部地区，有2/3的水电在我国西南地区，但是我国能源需求量最大的地区既不是西南地区也不是北部地区，而是在东南部的经济较为发达的地区。据测量，能源产地和需求地区间的距离大约在1000km～2500km 之间。一次能源的分布情况和能源需求明显存在很大的差异性，正因为这样，一定要探索出一种新型的能源需求方式，进而不断提高对能源的输送效率。于此同时，随着近年来雾霾给人们生活带来的影响越来越大的情况下，加快特高压输电技术是解决雾霾问题的首要措施。 2.我国实施特高压直流输电技术的可行性分析 为了找到对这一问题进行解决的良好措施，中国的电力企业正在积极规划对电网和电源的有关建设，并随着能源以及需求中心距离不断加大的趋势影响下，这种安全性高、节能环保的特高压直流输电技术逐渐走进了人们的视野之中。在我国特高压技术研究的不断推动之下，特高压输电技术在20世纪80年代的时候研究的热度又一次进行了升温，受到了越来越多人的关注。 20世纪80年代的时候，在我国对±800kV直流输电设备的研究基础之上，国内外的一些研究机构逐渐在特高压直流输电技术领域内的研究内容越来越深入化和科技化，经一些研究成果表明，目前已有一些制造的厂家研究成功了特高压直流输电设备。 3.我国特高压直流输电工程中的建设 依据我国特高压直流输电设备市场的需求分析，我国在未来要建设有以下
±800KV特高压直流输电系统全电压启动过电压研究 黄源辉，王钢，李海锋，汪隆君 （华南理工大学电力学院，广东广州510640） 摘要：全电压启动过电压是直流输电中直流侧最严重的过电压情况。本文以PSCAD/EMTDC为工具，以正在建设的云广±800kV特高压直流输电系统参数为依据，建立全电压启动过电压仿真计算模型。对各种全电压启动情况进行了仿真计算，讨论了各种因素对全电压启动的影响，并与±500KV HVDC系统的全电压启动过电压作了比较，获得了一些具有实用价值的结论。 关键词：±800KV；特高压直流输电；全电压启动；过电压 0引言 为满足未来持续增长的电力需求，实现更大范围的资源优化配置，中国南方电网公司和国家电网公司提出了加快建设特高压电网的战略方针[1]。随着输电系统电压等级的升高，绝缘费用在整个系统建设投资中所占比重越来越大。对于±800KV特高压直流输电系统，确定直流线路和换流站设备的绝缘水平成为建设时遇到的基本问题之一。在种类繁多的直流系统内部过电压中，全电压误启动多因为的过电压是其中最严重和最重要的一种。它的幅值最大，造成的危害最大，在选择直流设备绝缘水平和制订过电压保护方案时往往以此为条件[2]。因此，对特高压直流系统的全电压启动过电压进行研究和分析具有很大的实际意义。 为降低启动过程的过电压及减小启动时对两端交流系统的冲击，直流输电的正常启动应严格按照一定的顺序进行[3]。正常情况下，在回路完好、交直流开关设备全部投入且交流滤波器投入适量等条件满足后（α≥90°），先解锁逆变器，后解锁整流器，按照逆变侧定电压调节或定息弧角调节规律的要求，由调节器逐步升高直流电压至额定值，即所谓的“软启动”。然而由于某些原因（如控制系统异常），两端解锁过程紊乱，逆变侧换流器尚未解锁而整流侧却全部解锁，此时若以较小的触发角启动，全电压突然对直流线路充电，由此直流侧会产生非常严重的过电压。 1云广直流系统简介 南方电网正在建设的云南-广东特高压直流系统双极输送功率5000MW，电压等级为±800kV，直流线路长度约1438km，导线截面为6×630mm2，两极线路同杆并架。送端楚雄换流站通过2回500kV 线路与云南主网的昆西北变电站相连，西部的小湾水电站（装机容量4200MW，计划2009年9月首台机组投产，2011年全部建成）和西北部的金安桥水电站（总装机2400MW，计划2009年12月首台机组投产，2011年全部建成）均以2回500kV线路接入楚雄换流站。受端穗东换流站位于广东省增城东部，500kV交流出线6回，分别以2回500kV线路接入增城、横沥和水乡站[4]。楚雄换流站接入系统如图1所示。 图1 楚雄换流站接入系统 云南-广东特高压直流系统交流母线额定电压为525kV，整流侧无功补偿总容量为3000MV Ar，逆变侧无功补偿总容量为3040MV Ar。平波电抗器电感值为300mH，平波电抗器按极母线和中性母线平衡布置，各为150mH。直流滤波器采用12/24双调谐方式。避雷器使用金属氧化物模型。每极换流单元采用2个12脉动换流器串联组成。 2云广直流系统模型 本文以PSCAD/EMTDC为工具，以南方电网建设中的云南-广东±800kV特高压直流系统参数为依据，建立了全电压启动过电压仿真计算模型。换流站内的单极配置如图1所示。
宁东能源化工基地简介 一、基地简介 宁东能源化工基地（以下简称"宁东基地"）是国务院批准的国家重点开发区、国家重要的大型煤炭生产基地、"西电东送"火电基地、煤化工产业基地和循环经济示范区，是宁夏煤、水、土等资源的核心地带和富聚区，也是宁夏举全区之力开发建设的"一号工程"，承担着建设开放宁夏、富裕宁夏、和谐宁夏、美丽宁夏，与全国同步进入全面小康社会的历史重任。 宁东基地规划区总面积3484平方公里，位于宁夏中东部、银川市东南部，范围覆盖银川和吴忠2个地级市，灵武、盐池、同心和红寺堡4个县（区）。区域内煤炭资源储量大、品种全、质量优、开发条件好，是优质化工和动力用煤，现已探明储量386亿吨，占宁夏总探明储量的87%，远景预测储量1394亿吨，是国家14个亿吨级大型煤炭生产基地之一；依托煤、水、土地等资源组合优势，重点发展煤炭、电力、煤化工和新材料四大主导产业，延伸发展乙烯、丙烯、副产C4三大下游产业，形成通用树脂、有机原料、高性能合成橡胶、工程塑料及特种树脂、专用化学品五大类高端产品集群，补充发展资源综合利用和相关配套产业，形成相对集中、互为补充、协调发展的现代能源化工产业体系。 二、区位交通 宁东能源化工基地位于中国宁夏回族自治区中东部，规划面积3484平方公里，距宁夏首府银川市40公里，与内蒙古鄂尔多斯、陕西榆林共同构成了中国能源化工的金三角，地区资源丰富，煤炭、石油等化石能源储量约占全国的50%，同时蕴含丰富的光能、风能资源，为能源化工行业在当地的发展提供了得天独厚的资源优势。 而宁东能源化工基地则是中国能源化工金三角最具发展潜力的核心区域，距黄河仅35公里，具有水资源丰富、产业基础良好、资源利用高效节约、政策体制灵活、紧靠省会城市、综合服务配套良好等优势。 宁夏回族自治区位于黄河中上游，总面积6.64万平方公里，总人口647万；2012年宁夏GDP340亿美元，年复合增长率23%，人均GDP5740美元，是中国中西部重要的经济发展极，人力资源丰富，且劳动力成本较低。 同时，宁夏是西气东输的重要枢纽，我国三条西气东输的线路均经过宁夏境内，使得宁夏在中国的能源发展战略中有举足轻重的地位。
柔性直流输电 一、柔性直流输电技术 1. 柔性直流输电系统换流站的主要设备。柔性直流输电系统换流站的主要设备一般包括：电压源换流器、相电抗器、联结变压器、交流滤波器和控制保护以及辅助系统(水冷系统、站用系统)等。 2. 柔性直流输电技术的优点。柔性直流输电是在常规直流输电的基础上发展起来的，因此传统的直流输电技术具有的优点，柔性输电大都具有。此外，柔性输电还具有一些自身的优点。 1）潮流反转方便快捷，现有交流系统的输电能力强，交流电网的功角稳定性高。保持电压恒定，可调节有功潮流；保持有功不变，可调节无功功率。 2）事故后可快速恢复供电和黑启动，可以向无源电网供电，受端系统可以是无源网络，不需要滤波器开关。功率变化时，滤波器不需要提供无功功率。 3）设计具有紧凑化、模块化的特点，易于移动、安装、调试和维护，易于扩展和实现多端直流输电等优点。 4）采用双极运行，不需要接地极，没有注入地下的电流。 3. 柔性直流输电技术的缺点。系统损耗大（开关损耗较大），不能控制直流侧故障时的故障电流。在直流侧发生故障的情况下，由于柔性直流输电系统中的换流器中存在不可控的二极管通路，因此柔性直流输电系统不能闭锁直流侧短路故障时的故障电流，在故障发生后只能通过断开交流侧断路器来切除故障。可以使用的最佳解决方式是通过使用直流电缆来提高系统的可靠性和可用率。 二、常规直流输电技术和柔性直流输电技术的对比 1. 换流器阀所用器件的对比。 1）常规直流输电采用大功率晶闸管，由于晶闸管是非可控关断器件，这使得在常规直流输电系统中只能控制晶闸管换流阀的开通而不能控制其关断，其关断必须借助于交流母线电压的过零，使阀电流减小至阀的维持电流以下才行。 2）柔性直流输电一般采用IGBT阀，由于IGBT是一种可自关断的全控器件，即可以根据门极的控制脉冲将器件开通或关断，不需要换相电流的参与。 2. 换流阀的对比。 1）常规直流输电系统中换流阀所用的器件是大功率晶闸管和饱和电抗器，
宁东能源化工基地 宁夏宁东能源重化工基地位于自治区首府银川市灵武境内。基地规划建设范围:分为远景规划区和规划区两部分。远景规划区面积约 2855平方公里。规划区面积645平方公里,主要包括鸳鸯湖、灵武、横城三个矿区、石沟驿井田及重化工项目区,其中重化工项目区规划面积 13.57平方公里。 建设分期:一期为 2003年到 2010年,二期为 2010年至 2020年。包括煤、电、煤化工三大产业项目和基础设施建设项目。总体目标:规划到 2020 年,形成煤炭生 产能力 1.1亿吨,电力装机 2000万千瓦以上,煤炭间接液化生产能力 1000万吨, 煤基二甲醚生产能力 200万吨,甲醇生产能力 170万吨。初步测算,基地总投资将达到2055.66 亿元,全部项目建成后,将新增工业增加值约 297.6亿元,并拉动其他行业形成产值 897.39亿元。届时,宁东能源重化工基地将建设成为以煤炭、电力、煤化工三大产业为支撑,全国重要的千万千瓦级火电基地、煤化工基地和煤炭基地。● 煤炭资源优势 宁东煤田已探明储量 270多亿吨,居全国第六位,占全区已探明储量的 87%, 煤 田地质条件好,开采条件佳,采掘成本低,且煤质优,是优良的动力和气化用煤; ● 水资源优势 基地位于黄河东畔,中心区距黄河仅 35公里左右, 2003年底开工建设的宁东供水工程,预计 2005年 5月建成通水,总供水量为 15970万立方米,能为基地提供充足的水源保障; ● 交通优势 四通八达的道路交通是基地的一大突出优势,银川 -青岛高速公路及 307国道横贯基地;大古铁路连接包兰、宝中铁路与京包、陇海线连通可辐射全国,即将开工建设的银川 -太原铁路又形成一条横穿基地的外运大通道;银川河东机场距基地中心区仅 30公里,每日航班达 50余次,通往北京、上海、广州、西安、太原、济南、青岛、兰州等重要城市;
三大特高压直流输电线路背景资料 一、特高压直流线路基本情况 ±800kV复奉直流线路四川段起于复龙换流站，止于377#塔位，投运时间2009年12月，长度187.275km，铁塔378基，途径四川省宜宾市宜宾县、高县、长宁县、翠屏区、江安县、泸州市纳溪区、江阳区、合江县共8个区县，在合江县出境进入重庆境内。线路全部处于公司供区，途径地市公司供电所35个。接地极线路79公里，铁塔189基。±800kV 复奉线输送容量6400MW。 ±800kV锦苏直流线路四川段起于锦屏换流站，止于987#塔位，投运时间2012年12月，长度484.034km，铁塔988基，自复龙换流站起与复奉线同一通道走线，途径四川省凉山州西昌市、普格县、昭觉县、美姑县、雷波县、云南省昭通市绥江县、水富县、宜宾市屏山县、宜宾县、高县、长宁县、翠屏区、江安县、泸州市纳溪区、江阳区、合江县共16个区县，在合江县出境进入重庆境内。线路处于公司供区长度268.297公里、铁塔563基，途径地市公司供电所44个；另有0036#-0344#、0474#-0493#区段（长度153.268公里、铁塔320基）处于地方电力供区，0494#-0598#区段（长度62.469公里、铁塔105基）处于南方电网供区。接地极线路74公里，铁塔207基。±800kV锦苏线输送容量7200MW。
±800kV宾金直流线路工程四川段起于宜宾换流站，止于365#塔位，试运行时间2014年03月，长度182.703km，铁塔366基，途径四川省宜宾市宜宾县、珙县、兴文县、泸州市叙永县、古蔺县共5个区县，在古蔺县出境进入贵州境内。线路全部处于公司供区，途径地市公司供电所22个。接地极线路101公里，铁塔292基。±800kV宾金线输送容量8000MW。 线路名称线路长度 （km） 杆塔数量投运时间 途径区县数 量 途径属地公 司供电所 ±800kV 复奉直流 187.275 378 2009.12 8 35 复龙换流站 接地极线路 79.106 189 ±800kV 锦苏直流 484.034 988 2012.12 16 44 锦屏换流站 接地极线路 74.147 207 ±800kV 宾金直流 182.703 366 2014.03（试 运行）5 22 宜宾换流站 接地极线路 101.174 292
南京工程学院 远距离输电技术概论 班级：输电112 学号： 206110618 姓名：钱中华 2014年12月10日
目录 0.引言 (3) 1.研究与应用现状 (3) 2.原理 (4) 3.特点 (5) 4.关键技术 (6) 5.发展趋势 (7) 6.小结 (9)
柔性直流输电技术 0.引言 随着能源紧缺和环境污染等问题的日益严峻，国家将大力开发和利用可再生清洁能源，优化能源结构。然而，随着风能、太阳能等可再生能源利用规模的不断扩大，其固有的分散性、小型性、远离负荷中心等特点，使得采用交流输电技术或传统的直流输电技术联网显得很不经济。同时海上钻探平台、孤立小岛等无源负荷，目前采用昂贵的本地发电装置，既不经济，又污染环境。另外，城市用电负荷的快速增加，需要不断扩充电网的容量，但鉴于城市人口膨胀和城区合理规划，一方面要求利用有限的线路走廊输送更多的电能，另一方面要求大量的配电网转入地下。因此，迫切需要采用更加灵活、经济、环保的输电方式解决以上问题。 柔性直流输电技术即电压源换流器输电技术(VSC HVDC)采用可关断电力电子器件和PWM 技术，是一种新型直流输电技术，它能弥补传统直流输电的部分缺陷，其发展十分迅速。为了进一步推动柔性直流输电技术在我国的研究和应用，本文结合ABB 公司几个典型应用工程， 详细介绍了柔性直流输电的系统结构、基本工作原理和与传统直流输电相比的技术优势，并就我国的实际情况讨论了柔性直流输电在我国多个领域，尤其是风电场的应用前景。 1.研究与应用现状 自1954 年世界上第一个直流输电工程（瑞典本土至GotIand 岛的20MW、100kV 海底直流电缆输电）投入商业化运行至今，直流输电系统的换流元件经历了从汞弧阀到晶闸管阀的变革。然而由于晶闸管阀关断不可控，目前广泛应用的基于PCC的传统直流输电技术有以下固有缺陷：1只能工作在有源逆变状态，且受端系统必须有足够大的短路容量，否则容易发生换相失败；2换流器产生的谐波次数低、谐波干扰大；3换流器需吸收大量的无功功率，需要大量的滤波和无功补偿装置；4换流站占地面积大、投资大。因此，基于PCC的常规直流输电技术主要用于远距离大容量输电、海底电缆输电和交流电网的互联等领域。 其先研究主要发展有一下几项基本技术： 1.高压大容量电压源变流器技术 模块化多电平变流器可以有效降低交流电压变化率，其拓扑结构如图 1 所示。桥臂中的每个子模块可以独立控制，每相上、下两个桥臂的电压和等于直流母线电压。交流电压通过控制每相中两个桥臂的子模块旁路比例来叠加实现，桥臂中的子模块越多，交流电压的谐波越小。与两电平变流器相比，由于不需要每一相上的所有器件在较高频率下同时动作，模块化多电平大大降低了器件的开关损耗。