提高特高壓換流站可靠性的技術應用

齊建偉 劉旸 郭冬青

【摘 ?要】由于我國幅員遼闊，導致用電負荷以及發電能源資源的分布嚴重不均，因此我國不僅擁有龐大的用電需求，同時在遠距離輸電方面也有著相應的需求。事實證明，在大規模、遠距離的電力輸送當中特高壓直流輸電擁有強大的優勢，因此提高特高壓換流站的可靠性有著至關重要的現實意義。為此，本文將分別從換流閥和換流變壓器兩大方面，簡要分析研究提高特高壓換流站可靠性的技術應用。

【關鍵詞】特高壓直流輸電;換流站;可靠性技術;實際應用

1 特高壓換流站主要結構

1.1晶閘運作閥門

在進行特高壓換流站系統設計活動時，對于晶閘運作閥門的設計應利用系數為6的裝置運算，其總體構建要具有雙面性。對于特高壓轉換閥的設計定值保持在47KV的狀態，其在運作活動中的最大化數值為50KV。對于運作活動中的高級端都需要滿足1600KV的要求，對于不同閥門的運作活動，和不同電壓的運作活動，要相合結合設計，避免閥門的電壓過高，影響整體的運作活動。

1.2平波感應裝置

平波的感應裝置是進行特高壓換流站系統設計活動的重要環節，因此要給予足夠重視。在進行平波的感應裝置設計活動時，要注意利用干式的設計手段，利用不斷的電力線路關聯形成。其中對于關聯的線路體系的電力運作數值在75mH，對于每個電力運作平臺，設置四部主要的平波運作裝置。在建立點播裝置活動后，保證其電力數值為75mH。在進行完畢簡單的籌劃工作后，進行不同的母線和避雷裝置的設計，包括對平波的感應裝置的絕緣和避雷的設計，考察平波裝置的耐熱能力，利于轉換電流工作的有效進行。預測同時，對于特高的電壓和電流的裝置其他開關設置，涵蓋隔離的體系和其它設備的裝置開關設計，要構建在閥門之外側。

2 換流站設備技術特點

從設備的重要性及總體數量來看，換流站的主要設備包括換流變壓器、換流閥、交流濾波器、氣體絕緣組合電器（gas insulated switchgear，GIS）、控制保護設備、閥冷卻設備。換流站設備的最大特點是數量大、油氣絕緣間隔多、旋轉設備多、設備間聯系緊密。換流站有完整的控制保護系統，監控自動化水平高、智能化水平高、報警信息完善。實際上全站范圍內大量的信號都已可以實時采集上送。以換流變壓器為例上送到運行人員工作站的信號包括：繞組溫度、油溫、分接頭擋位、在線氣體分析結果等。通過進一步增加帶電檢測和在線監測可以獲得：本體及分接開關油位、絕緣油色譜、紅外測溫圖譜、SF6 套管氣體壓力、鐵心及夾件泄漏電流。可見在獲得這些狀態量的基礎上結合運行工況分析，可以全面有效的判定換流變壓器的完整性。

3 提高換流閥可靠性的措施及應用

3.1 閥廳紅外在線測溫

在監測電力設備運行系統當中，在線溫度監控預警系統是其中至關重要的一項組成部分，能夠有效檢測出輸送電能過程當中電力設備存在的安全隱患，進而確保特高壓換流站的運行安全。在線溫度監控預警系統使用的智能化微機測控裝置，能夠利用壓縮編碼的形式將各個監測終端采集到的紅外視頻圖像，轉化成數字量并及時傳輸至監控中心，而使用通信光纜將監控中心與監測終端連接起來，以便將監控中心服務器發出的控制指令準確傳達至監測終端執行.

3.2 檢測漏水情況

通過在特高壓換流站當中安裝漏水監測系統也能夠有效提升其可靠性，確保其日后的安全穩定運行。在該系統當中使用主控室集中的監控方式，通過在軟件工程中應用信息論、控制論、系統工程優化論等，并充分利用計算機網絡、數據庫使得計算機應用由原來單一的管理系統，逐漸完善優化成全面的信息管理系統。為了能夠充分發揮出各個子系統的功能，可以選用智能化系統集成，在實現共享信息的同時完成綜合管理。在操作站當中可以使用Windows的操作系統以及Intouch的組態軟件，以便能夠有效記錄和處理采樣數據;用時利用清晰直觀的圖形人機界面負責完成記錄事件以及查詢歷史數據等任務。

3.3 實際應用后的效果

通過運用閥廳紅外在線測溫的能夠有效避免因傳統人工操作而產生的工作盲區以及失誤，大大減輕了特高壓換流站運維人員的工作負擔，同時有效完成監測電力設備在換流站當中存在的使用缺陷與安全隱患;而漏水監測裝置也充分發揮其應有的作用，尤其是突破了原先無法適用于遠距離的缺陷，對提高特高壓換流站的可靠性有著重要的幫助作用。

4 提高換流變壓器可靠性的措施及應用

4.1 鐵芯接地電流測量

通過結合國家對于特高壓換流站檢修設備狀態工作方面的標準要求，需要每半年對鐵芯接地電流進行一次測量，以有效規避變壓器出現內部放電的情況。考慮到當前部分特高壓換流站當中的鐵芯夾件為一字型，筆者認為將其改造成工字型能夠更加方便使用鉗型電流表完成測量工作。之后將其與現有的TEC 裝置相接，在提升管理電力設備運行智能化水平的同時，實現在線監測鐵芯接地電流、存儲和分析歷史數據的目的。

4.2 監視油位情況

在直流輸電系統當中換流變是其中一項關鍵設備，而絕緣油則可以在運行變壓器的過程當中充分發揮出冷卻、絕緣的重要作用，通過監測變壓器油量、油枕油位的裝置也能夠有效確保變壓器設備的安全、穩定運行。通過深入分析當前在特高壓換流站當中該測量裝置曾經發生過的問題及原因，筆者認為可以在現有基礎上增加一套獨立于機械油位的壓力傳感器，并將其安裝在油枕底部以便隨時測量油枕中油壓變化情況。此種壓阻式傳感器在受到壓力變化作用的情況下，其電阻率將發生變化進而使得輸出電流也隨之產生相應變化，通過連接傳感器的信號線向遠方的TEC 傳送電流量，而一旦輸入量大于預設定值之后將會在后臺運行人員工作站當中發出警報。

4.3 在線氣體監測裝置

國家規定220kV 及其以上的油浸式變壓器需要配置多組在線監測分油中溶解氣體的裝置，與此同時，在每年正式進入夏季和冬季用電高峰之前，分別完成和離線監測數據的對比分析從而有效提高準確性。而在該種在線氣體監測裝置當中，以動態頂空法的脫氣模塊、光聲光譜測量模塊作為核心部件，在動態頂空室經由高效脫氣分離之后，光聲室中將直接進入混合氣體并交由光聲光譜測量模塊完成監測，從而不再需要組分分離模塊。當前英國的凱爾曼公司于十三年前研發生產的在線監測變壓器油中溶解氣體的裝置與國際相關標準最為相符，因此筆者認為可以結合實際情況盡可能多地在特高壓換流站當中安裝此種監測裝置，以便有效提升特高壓換流站的可靠性和安全穩定性。

5 結束語

總而言之，伴隨著我國社會經濟的飛速發展，能源與負荷中心分布不均的問題也日益嚴重，而我國大規模、遠距離的特高壓直流輸電工程也正在如火如荼的發展建設當中，因此提高特高壓換流站可靠性的重要性不言而喻。本文分別對提高換流閥與換流變壓器可靠性的措施及應用進行簡要分析，提出通過大力應用閥廳紅外測溫、換流站漏水檢測等在線監測裝置，以便能夠及時發現換流站設備中存在的問題，進而有效提高特高壓換流站的可靠性。

參考文獻：

[1] 王小風，周浩，陳鴻飛，馬為民，樊紀超.800kV 特高壓直流輸電線路電磁環境的研究[J].高壓電器，2013，11（23）：261-162.

[2] 王正鳴，陸劍秋，胡曉，黃曉明.最佳結構6 英寸UHVDC 晶閘管[J].電力電子技術，2014，42（12）：20-22.

（作者單位：山西省電力公司檢修分公司）