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讲述特高压:交流特高压关键设备

2018-05-18 09:45:04
来源: 万选通资讯
分类: 技术应用
导读

伴随着时代的发展,科技的进步,惊人的电能需求带来了电压等级的不断增长,从而意味着对交流设备的更高要求,截至目前中国已建成了数条1000kV以上的交流特高压线路,在这个过程中,中国特高压人对特高压交流设备的完善、创新、以及从中总结的经验、建立的标准,无一不是智慧的结晶。

19世纪60年代,随着资产阶级革命和改革完成带来的经济与科学快速发展,作为二次清洁能源的电能走上了历史舞台,因电能相比于之前使用的一次能源具有清洁高效、方便转化、利用率高等优点,很快在社会中各个行业开始了广泛使用,随着电能利用的普及,第二次工业革命开始,电气时代拉开了帷幕。

世界经济的快速发展,电能需求量的逐渐增加,单一的本地能源供电消耗方式已不能满足用电需求,但是发电能源与负荷中心的不均匀分布,电能的输送成为研究者们急需解决的问题。

直流输电是人们最先尝试的方法,但因输送电压低,导致输送功率越高电流越大,巨大的线路热损耗造成的低输送效率,低压直流输电变得毫无意义。

提高输送效率必然要减少线损,减少线损必然要提高输送电压,如何改变电压成了需要解决的难题。经过众多科学家与工程师的不懈努力,在1885年5月1日的匈牙利布达佩斯国家博览会上,一台150V,70Hz单相交流发电机发出的电流经过75台5kVA变压器降压,点亮了1067只爱迪生灯泡,标志着现代实用变压器的诞生。至此,交流输电设备快速发展,交流输电迅速占领了统治地位。

而今,伴随着时代的发展,科技的进步,惊人的电能需求带来了电压等级的不断增长,从而意味着对交流设备的更高要求,截至目前中国已建成了数条1000kV以上的交流特高压线路,在这个过程中,中国特高压人对特高压交流设备的完善、创新、以及从中总结的经验、建立的标准,无一不是智慧的结晶。

基于《中国特高压输电技术的研究与应用》一文,本期讲述特高压为您带来交流特高压关键设备的研究成果。

特高压交流设备主要包括哪些?

变压器、并联电抗器、开关、串联补偿装置、互感器、电容器、避雷器、绝缘子、套管、导地线、金具和杆塔等。

交流特高压关键设备

关键设备主要有特高压变压器、并联电抗器、开关、串联补偿装置。

1 变 压 器

中国攻克了特高压变压器全场域电场控制、无局放绝缘设计、减振降噪、温升控制等技术难题,在世界上率先研制出单相三柱式特高压变压器,单柱容量334 MVA,单台总容量达到1000MVA。

在成功解决单柱容量提升带来的漏磁控制问题的基础上,中国进一步研制出单柱容量为500MVA的1000MVA、1000kV变压器(两柱结构)和1500MVA、1000kV变压器(三柱结构)。

为满足发电厂直接升压需求,研制出400MVA、(1100/√3-4×1.25%)/27kV的特高压升压变压器,并应用于工程中。

为解决容量提升导致变压器运输受限的问题,分别成功研制了局部解体和全部解体式1500MVA特高压变压器,将单件运输重量在75t以内 。

通过特高压输电工程实践,中国逐步开发形成了较为完善的特高压变压器序列,满足不同工程建设需求,表1给出了特高压交流变压器的部分性能参数,1500MVA特高压变压器实物图见图1。

2 并 联 电 抗 器

中国相继成功研制了200Mvar、240Mvar和320Mvar特高压并联电抗器,其中320Mvar单体容量世界最大,性能参数见表2。

为满足电压灵活调整的需要,中国还研制了1000kV/200MVA特高压分级式可控高抗,性能参数见表3。

3 断 路 器

中国的特高压变电站均采用气体绝缘金属封闭开关电器(GIS)设备。在攻克了双/四断口高效能灭弧室设计、大容量高可靠性分合闸电阻装置研发、特大功率操作机构设计等技术难题的基础上,中国先后成功研制了额定短路开断电流为50 kA和63 kA 的GIS设备,性能参数见表4。

基于对特快速瞬态过电压抑制技术,操作过电压柔性限制技术和混合绝缘气体技术的深入研究,中国正在开展新一代特高压GIS设备的研制和应用工作,进一步提升设备的可靠性和环保性。

4 串 联 补 偿 装 置

为进一步提升系统输送能力,中国交流特高压工程采用了串联电容补偿技术,解决了二次系统抗强电磁干扰、超大容量电容器组的设计和保护、火花间隙通流及动作可靠性、限压器压力释放及均流、旁路开关快速开合以及阻尼装置等关键技术问题,成功研制出特高压串联补偿装置。中国研制的特高压串补装置额定电流达5080A,额定容量达3000Mvar,现场运行图片见图2,设备火花间隙性能参数见表5。

5 其 他 设 备

中国在特高压交流输电工程实践过程中,成功研制出全系列交流特高压输变电设备。除了前述主要设备之外,还研制成功了1000kV罐式CVT,1000kV站用避雷器和线路避雷器,550kN大吨位的1000kV复合绝缘子,以及用于1000kV串补平台的支柱绝缘子

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来源:高电压技术

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