楚雄换流站考察报告

楚雄换流站考察报告高树同(北京)时间：2011/12/9~11地点：云南省楚雄±800kV换流站一、楚雄站总体情况介绍：云广直流输电工程是世界上第一个±800kV直流特高压输电工程，也是国家特高压直流输电的示范工程，楚雄换流站是云广直流输电工程的送端站，位于楚雄彝族自治洲禄丰县和平镇三湾村，距昆明市直线距离58公里，占地面积472亩，海拔1824米，直流系统额定输送容量为5000MW,采用双12脉动阀组串联接线方式。输电线路长度约1373km，导线截面为6×630，于2009年12月建成-800kV单极，2010年建成±800kV双极。云广800kV直流线路图（黑线）楚雄站卫星照片第四大组交流滤波器组第三大组交流滤波器组第二大组交流滤波器组第一大组滤波器组500kV交流开关场高抗区域极I低端阀厅辅控楼主控楼综合楼极I低端换流变极II低端换流变极II低端阀厅极I高端阀厅极I高端换流变极II高端阀厅极II高端换流变极I直流场极II直流场500KV1#站用变10KV/380V配电室500KV2#站用变2#SVC1#SVC备用站用变直流继保室继保室楚雄换流站总平面布置图七回500kV进线1回110kV进线+800kV出线-800kV出线接地极出线楚雄换流站平面布置及交直流进出线如上图：换流站由小湾水电站、金安江水电站、和平变电站各引2回500kV线路，还有一路备用线路，共7回进线，1回110kV进线供电给备用站用变，+800kV和-800kV分别出线，在站外1km左右挂接到同一铁塔送出，接地极出线连接到100kM外的接地极。站用变为两供一备，两台500kV/10kV站用变压器，10kV侧各配置SVC装置一套，一台110kV/10kV备用站用变压器。二、交流开关场区交流场主接线图从交流场主接线图中可以看出，交流场采用的双母线接线方式，ACF1~4代表四大组交流滤波器，投切四大组滤波器用的5062、5063、5072、5073、5082、5083、5012、5013采用了四断口断路器，其余为双断口断路器,其中5021、5031带450Ω合闸电阻。金楚甲线、金楚乙线、小楚甲线、小楚乙线装设了并联电抗器。四断口断路器照片2选用四断口断路器的理由（1）孤岛运行方式下的过电压对断路器的要求。云广直流输送容量巨大，对南方电网的安全稳定产生十分大的影响。2012年贵州电网在“十一五”的基础上新增外送广东3000MW，但南方电网西电东送通道没有得到相应的加强，导致云电外送水平较低。在云广直流工程可行性研究阶段，《云广直流对南方电网安全稳定影响分析》等报告即已提出，如果云广直流采取孤岛运行方式，可以较大地提高云电外送的稳定水平，效益显著，并可以简化直流安稳系统的配置。2007年5月，在云广直流合同谈判会上，云广直流的孤岛运行方式被正式确认为一种正常运行方式，要求各项设计按能满足孤岛运行方式要求进行。如上图所示，小湾以二回线路接入楚雄换流站，一回线路接入云南电网（和平变）。当小湾电站机组除送入楚雄换流站外，其余机组单独通过另一回线接入和平变，同时楚雄换流站断开至云南主网（和平变）的两回500kV线路。这就是云广直流孤岛运行系统接线方式。云广直流在孤岛运行方式下，由于换流站装有大量的无功补偿，当发生直流双极闭锁故障时，若不采取措施，会在交流系统产生很高的工频过电压，工频过电压水平可达1.68～1.87p.u.（），会危及设备安全。孤岛运行方式下，云广直流系统双极闭锁100ms后，楚雄站断开交流滤波器大组断路器。如果该交流滤波器大组中只有一小组HP3型交流滤波器投运，则大组断路器断口出现的恢复电压及恢复电压陡度最高，分别为1542kV、1.35kV/μs。如果该交流滤波器大组中有两组以上交流滤波器投运，断路器上可能出现的最大断口暂态恢复电压为1374kV，恢复电压陡度最大值1.10kV/μs。双极闭锁时流过各大组断路器的峰值电流最大为5356A。双极闭锁后100ms开断大组断路器，最大开断电流的峰值为4003A。因此直流控制保护系统的设置要避免直流双极运行甩负荷后所有换流变断路器先于交流滤波器跳闸，利用换流变的励磁饱和特性来限制工频过电压。直流控制保护系统的设置应能够在直流双极甩负荷后尽可能快的跳开所有交流滤波器断路器，应能在不超过100ms内跳开所有交流滤波器断路器。要求在孤岛运行方式下发生双极闭锁后，必须首先跳开滤波器大组断路器。只有当楚雄站交流过电压低于1.3倍550kV时，才允许跳开交流滤波器小组断路器。(2)与云南电网相连对断路器的要求。根据实际运行经验，当直流输送功率不变的情况下，每投入一组小组滤波器，交流母线电压上升2-3kV。如果楚雄站通过和平两回线路与云南电网相连，在直流双极闭锁的情况下，大量容性无功流入云南电网，可能会发生电网事故。（云电网本身容性无功偏多，而楚雄站可以提供3179MVar的容性无功）。因此为了能满足在100ms内顺利切除全部交流滤波器，降低过电压。同时为了不发生电网事故。本工程决定采用四断口断路器（一般500kV交流场所用的是两个断口）。其他交流场设备部分照片：电容式电压互感器CVT电流互感器CT带450Ω合闸电阻的断路器三、500kV进线并联电抗器在总平面布置图中上方的蓝色区域是并联高抗区，在交流主接线图中，也可以看到换流站在金楚、小楚4回进线处装设了并联电抗器，并联电抗器接线如下图：500kV并联电抗器照片并联电抗器作用：1、削弱空载或轻载时长线路的电容效应所引起的工频电压升高。这种电压升高是由于空载或轻中性线接地电抗器载时，线路的电容（对地电容和相间电容）电流在线路的电感上的压降所引起的。它将使线路电压高于电源电压。当愈严重，通常线路愈长，则电容效应愈大，工频电压升高也愈大。对超高压远距离输电线路而言，空载或轻载时线路电容的充电功率是很大的，通常充电功率随电压的平方面急剧增加，巨大的充电功率除引起上述工频电压升高现象之外，还将增大线路的功率和电能损耗以及引起自励磁，同期困难等问题。装设并联电抗器可以补偿这部分充电功率。2、改善沿线电压分布和轻载线路中的无功分布并降低线损。当线路上传输的功率不等于自然功率时，则沿线各点电压将偏离额定值，有时甚至偏离较大，如依靠并联电抗器的补偿，则可以降低线路电压的升高。3、减少潜供电流，加速潜供电弧的熄灭，提高线路自动重合闸的成功率。所谓潜供电流，是指当发生单相瞬时接地故障时，在故障相两侧断开后，故障点处弧光中所存在的残余电流。并联电抗器的中性点经小抗接地的方法来补偿潜供电流，从而加快潜供电弧的熄灭。4、并联电抗器并联在主变的低压侧母线上，通过主变向系统输送感性无功，用以补偿输电线路的电容电流，防止轻负荷线端电压升高，维持输电系统的电压稳定。5中性点电抗器的作用其作用是:补偿导线对地电容,使相对地阻抗趋于无穷大,消除潜供电流纵分量,从而提高重合闸的成功率。并联高压电抗器中性点小电抗阻抗大小的选择应进行计算分析,以防止造成铁磁谐振。三、交流滤波器场从平面图里可以看出，交流滤波器场占换流站很大面积，这是因为换流站有很大的无功需求。楚雄换流站共有4大组交流滤波器，每小组均提供额定无功187Mvar，总共可以提供无功功率为3179Mvar，可以根据系统的要求通过投切交流滤波器的数量来改变交流电压、谐波和无功功率。每大组均采用单母接线，小组滤波器分为A、B、C、D四种类型：A：DT11/24187MvarB：DT13/36187MvarC：HP3(3次)187MvarD:ShuntC187Mvar。交流滤波器的主要功能：（1）向系统提供无功功率，补偿换流器换流过程中消耗的无功功率；（2）吸收谐波电流，防止谐波进入系统。楚雄站滤波器配置图一个大组滤波器设计如上图所示，DT11/24表示为11次、24次滤波器，即该滤波器是滤除11次、24次谐波，D组shuntc是并联电容器，即不滤波，只起发出无功的作用。图中C—电容，L—电抗，Fac：避雷器，R:电阻器.滤波器中的电容器滤波器中的电阻器滤波器中的电抗器上图从左至右依次为PT(电压互感器)、电抗器、避雷器四、SVC装置