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柔直联网让大电网更安全

  近日,中国施工企业管理协会公布了2020-2021年度国家优质工程奖名单,中国能建中南院设计的±420千伏渝鄂直流背靠背联网工程(以下简称“渝鄂工程”)成功入选。该工程首次将柔性直流单换流器单元输送容量提升到1250兆瓦,柔性直流输电电压为±420千伏,是当时世界上输送容量最大、国内直流电压等级最高的柔性直流换流站。


  创新突破 意义重大


  渝鄂工程分为南北两个通道,在渝鄂断面九盘至龙泉、张家坝至恩施500千伏输电通道上,建设宜昌、恩施两座柔性直流背靠背换流站,每座换流站建设2*125万千瓦柔性直流换流单元。

  渝鄂工程运行后,通过两座背靠背换流站,川渝断面的双向输电能力提升至500万千瓦,将解决川渝和华中东四省之间500千伏跨区长链式电网存在的稳定问题,简化电网安全稳定控制策略,并大幅提高川渝电网与华中电网间的互济能力,有利于促进西南水电的开发和大规模外送。

  柔性直流输电作为目前最先进的直流输电技术,以其最高的可控性、最好的适应性和先进的电力电子技术为电网提供灵活的控制手段。本工程首次应用我国自主研制的大功率IGBT换流阀,实现了柔性直流输电系统成套、设备研制、关键组部件和控制保护系统全业务环节国产化,促进形成柔性直流输电全套中国解决方案,有助于推动产业全面发展以及向国际市场整体迈进,为我国柔性直流技术发展带来新突破。

  

优化设计 永无止尽


  为把渝鄂工程建设成国际一流精品工程,中南院充分发挥技术、人才、管理等方面优势,针对柔性直流输电的特殊性,结合国内已建成的厦门和鲁西柔性直流输电工程设计和运行反馈,系统性和针对性地开展了设计创新工作。

  换流站站址所在地地势复杂,场平工程量巨大。设计团队集思广益、开拓思路,提出诸多优化设计理念和技术路线。采用将大电感桥臂电抗器拆分为双线圈叠放,大幅降低了换流站占地面积;采用新型爆破深井接地极,有效优化了设计,为换流站可靠运行提供了保障。

  针对北通道换流站湖北侧的联接变直接接入毗邻的龙泉换流站交流场这一特殊接线情况,为了使北通道换流站控保系统和龙泉站能够交互信息,设计团队对保护配置、电流回路、跳闸回路以及信号回路进行深入分析和研究,在两站之间建立“信息纽带”,在满足安全可靠要求的前提下实现了信息有效传递。

  此外,中南院设计团队联合设备厂家,通过优化IGBT模块和阀塔子模块技术参数,优化阀塔设计方案,进而减小阀厅尺寸,同时创新地开展阀厅内管沟优化设计,使施工、检修及维护更加便捷。


  三维设计 智慧管理


  作为渝鄂工程主要设计单位,中南院负责南通道和北通道两座柔性直流换流站的阀厅、联接变压器以及交流连接区等关键区域工程设计。设计首次在柔直换流站中采用三维数字化软件对站内设备建模,并对各区域接线进行逻辑检查、防雷计算、空气间隙校验、力学校核和碰撞检查等工作。

  工程阀厅跨度达65米,为目前国内最大,方案杆件数量众多、设计复杂。为避免空间碰撞,采用同平台建模统一设计,有效提高了准确率和效率。同时,在保证结构整体安全性以及悬吊电气设备运行可靠性的同时,合理地优化构件截面,有效降低了工程造价。

  中南院充分发挥设计龙头作用,精心组织、合理安排,协调相关设计单位统一原则要求,明确分工接口,确保无缝衔接,始终围绕创建国家优质工程的目标,以制度和管理创新保证工程设计质量和进度的协调推进。


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