提高特高压换流站可靠性的技术应用

齐建伟 刘旸 郭冬青

【摘  要】由于我国幅员辽阔，导致用电负荷以及发电能源资源的分布严重不均，因此我国不仅拥有庞大的用电需求，同时在远距离输电方面也有着相应的需求。事实证明，在大规模、远距离的电力输送当中特高压直流输电拥有强大的优势，因此提高特高压换流站的可靠性有着至关重要的现实意义。为此，本文将分别从换流阀和换流变压器两大方面，简要分析研究提高特高压换流站可靠性的技术应用。

【关键词】特高压直流输电;换流站;可靠性技术;实际应用

1 特高压换流站主要结构

1.1晶闸运作阀门

在进行特高压换流站系统设计活动时，对于晶闸运作阀门的设计应利用系数为6的装置运算，其总体构建要具有双面性。对于特高压转换阀的设计定值保持在47KV的状态，其在运作活动中的最大化数值为50KV。对于运作活动中的高级端都需要满足1600KV的要求，对于不同阀门的运作活动，和不同电压的运作活动，要相合结合设计，避免阀门的电压过高，影响整体的运作活动。

1.2平波感应装置

平波的感应装置是进行特高压换流站系统设计活动的重要环节，因此要给予足够重视。在进行平波的感应装置设计活动时，要注意利用干式的设计手段，利用不断的电力线路关联形成。其中对于关联的线路体系的电力运作数值在75mH，对于每个电力运作平台，设置四部主要的平波运作装置。在建立点播装置活动后，保证其电力数值为75mH。在进行完毕简单的筹划工作后，进行不同的母线和避雷装置的设计，包括对平波的感应装置的绝缘和避雷的设计，考察平波装置的耐热能力，利于转换电流工作的有效进行。预测同时，对于特高的电压和电流的装置其他开关设置，涵盖隔离的体系和其它设备的装置开关设计，要构建在阀门之外侧。

2 换流站设备技术特点

从设备的重要性及总体数量来看，换流站的主要设备包括换流变压器、换流阀、交流滤波器、气体绝缘组合电器（gas insulated switchgear，GIS）、控制保护设备、阀冷却设备。换流站设备的最大特点是数量大、油气绝缘间隔多、旋转设备多、设备间联系紧密。换流站有完整的控制保护系统，监控自动化水平高、智能化水平高、报警信息完善。实际上全站范围内大量的信号都已可以实时采集上送。以换流变压器为例上送到运行人员工作站的信号包括：绕组温度、油温、分接头挡位、在线气体分析结果等。通过进一步增加带电检测和在线监测可以获得：本体及分接开关油位、绝缘油色谱、红外测温图谱、SF6 套管气体压力、铁心及夹件泄漏电流。可见在获得这些状态量的基础上结合运行工况分析，可以全面有效的判定换流变压器的完整性。

3 提高换流阀可靠性的措施及应用

3.1 阀厅红外在线测温

在监测电力设备运行系统当中，在线温度监控预警系统是其中至关重要的一项组成部分，能够有效检测出输送电能过程当中电力设备存在的安全隐患，进而确保特高压换流站的运行安全。在线温度监控预警系统使用的智能化微机测控装置，能够利用压缩编码的形式将各个监测终端采集到的红外视频图像，转化成数字量并及时传输至监控中心，而使用通信光缆将监控中心与监测终端连接起来，以便将监控中心服务器发出的控制指令准确传达至监测终端执行.

3.2 检测漏水情况

通过在特高压换流站当中安装漏水监测系统也能够有效提升其可靠性，确保其日后的安全稳定运行。在该系统当中使用主控室集中的监控方式，通过在软件工程中应用信息论、控制论、系统工程优化论等，并充分利用计算机网络、数据库使得计算机应用由原来单一的管理系统，逐渐完善优化成全面的信息管理系统。为了能够充分发挥出各个子系统的功能，可以选用智能化系统集成，在实现共享信息的同时完成综合管理。在操作站当中可以使用Windows的操作系统以及Intouch的组态软件，以便能够有效记录和处理采样数据;用时利用清晰直观的图形人机界面负责完成记录事件以及查询历史数据等任务。

3.3 实际应用后的效果

通过运用阀厅红外在线测温的能够有效避免因传统人工操作而产生的工作盲区以及失误，大大减轻了特高压换流站运维人员的工作负担，同时有效完成监测电力设备在换流站当中存在的使用缺陷与安全隐患;而漏水监测装置也充分发挥其应有的作用，尤其是突破了原先无法适用于远距离的缺陷，对提高特高压换流站的可靠性有着重要的帮助作用。

4 提高换流变压器可靠性的措施及应用

4.1 铁芯接地电流测量

通过结合国家对于特高压换流站检修设备状态工作方面的标准要求，需要每半年对铁芯接地电流进行一次测量，以有效规避变压器出现内部放电的情况。考虑到当前部分特高压换流站当中的铁芯夹件为一字型，笔者认为将其改造成工字型能够更加方便使用钳型电流表完成测量工作。之后将其与现有的TEC 装置相接，在提升管理电力设备运行智能化水平的同时，实现在线监测铁芯接地电流、存储和分析历史数据的目的。

4.2 监视油位情况

在直流输电系统当中换流变是其中一项关键设备，而绝缘油则可以在运行变压器的过程当中充分发挥出冷却、绝缘的重要作用，通过监测变压器油量、油枕油位的装置也能够有效确保变压器设备的安全、稳定运行。通过深入分析当前在特高压换流站当中该测量装置曾经发生过的问题及原因，笔者认为可以在现有基础上增加一套独立于机械油位的压力传感器，并将其安装在油枕底部以便随时测量油枕中油压变化情况。此种压阻式传感器在受到压力变化作用的情况下，其电阻率将发生变化进而使得输出电流也随之产生相应变化，通过连接传感器的信号线向远方的TEC 传送电流量，而一旦输入量大于预设定值之后将会在后台运行人员工作站当中发出警报。

4.3 在线气体监测装置

国家规定220kV 及其以上的油浸式变压器需要配置多组在线监测分油中溶解气体的装置，与此同时，在每年正式进入夏季和冬季用电高峰之前，分别完成和离线监测数据的对比分析从而有效提高准确性。而在该种在线气体监测装置当中，以动态顶空法的脱气模块、光声光谱测量模块作为核心部件，在动态顶空室经由高效脱气分离之后，光声室中将直接进入混合气体并交由光声光谱测量模块完成监测，从而不再需要组分分离模块。当前英国的凯尔曼公司于十三年前研发生产的在线监测变压器油中溶解气体的装置与国际相关标准最为相符，因此笔者认为可以结合实际情况尽可能多地在特高压换流站当中安装此种监测装置，以便有效提升特高压换流站的可靠性和安全稳定性。

5 结束语

总而言之，伴随着我国社会经济的飞速发展，能源与负荷中心分布不均的问题也日益严重，而我国大规模、远距离的特高压直流输电工程也正在如火如荼的发展建设当中，因此提高特高压换流站可靠性的重要性不言而喻。本文分别对提高换流阀与换流变压器可靠性的措施及应用进行简要分析，提出通过大力应用阀厅红外测温、换流站漏水检测等在线监测装置，以便能够及时发现换流站设备中存在的问题，进而有效提高特高压换流站的可靠性。

参考文献：

[1] 王小风，周浩，陈鸿飞，马为民，樊纪超.800kV 特高压直流输电线路电磁环境的研究[J].高压电器，2013，11（23）：261-162.

[2] 王正鳴，陆剑秋，胡晓，黄晓明.最佳结构6 英寸UHVDC 晶闸管[J].电力电子技术，2014，42（12）：20-22.

（作者单位：山西省电力公司检修分公司）