坚持科技创新 助推电业发展

南方电网超高压公司曲靖局

南方电网超高压公司曲靖局成立于1996年8月12日,是超高压公司系统内成立最早的基层单位，主要负责将云南清洁水电（溪洛渡水电站、糯扎渡水电站、鲁布革水电站等）和本地的富余电力（曲靖电厂、滇东电厂、宣威电厂等）送往广东、广西负荷中心。目前管辖设备包括±500kV牛寨换流站和500kV罗平变电站，换流容量789万kW，变电容量159万kW；交直流输电线路16条共1 720 km。所辖资产规模约64亿元。近年来，曲靖局立足于高压直流输电技术、设备故障隐患整治、现场智能化应用累计实施科技项目19项，取得了一系列优秀的成绩，包括各类科技奖励36项；获得专利授权135件，其中发明专利8件；完成科技项目成果转化3项，累计收益8万元；2017、2019年获得超高压公司科技管理先进单位。进入“十四五”曲靖局将坚决落实党中央关于创新工作的决策部署，切实优化布局、统筹资源、完善机制、推动创新，努力开创曲靖局创新工作新局面，为云电外送做出新的贡献。

图1 ±500kV 牛寨换流站

1 高压交流开关选相分合闸不稳定因素及改进措施研究科技项目

±500kV牛寨换流站为防止换流变及交流滤波器开关分合闸操作时产生涌流及操作过电压加装了选相分合闸装置，但从投运以来的运行情况看该装置没能有效地抑制涌流，交流滤波器开关合闸时仍会随机出现大小不一的涌流，并导致过多起保护误动。此外，牛寨站交流滤波器开关分闸后一段时间出现断口电弧重燃的根本原因还没有彻底查明，给现场作业人员、电网及设备带来极大的安全隐患。基于以上两个问题，本项目主要从换流变励磁涌流、开关选相分合闸不稳定因素及改进措施、牛寨站交流滤波器开关电弧重燃现象这3个方面开展研究。

项目主要的研究内容：1）通过分析换流变励磁涌流产生的机理，并详细分析影响换流变励磁涌流大小的因素，从而提出减小励磁涌流的措施，根据仿真及录波数据提出换流变的最佳合闸时刻，对换流变的现场运维工作具有指导意义；2）从一、二次设备研究影响交流滤波器开关分、合闸不稳定的因素，根据现场运行开关的试验数据和录波数据，分析了控制器、开关等设备对整体不稳定性的影响程度，提出在不确定的随机合闸偏差下最优合闸整定值计算方法，并提出开关合闸整定值的修正意见，经过现场验证，修正定值后的合闸涌流抑制效果明显；3）从录波数据和仿真计算两个方面对牛寨站交流滤波器开关开断过程中电弧重燃的现象进行了研究，探索采用选相分闸技术抑制电弧重燃的技术措施，分析牛寨站交流滤波器开关电弧重燃的共同特点，并提出交流滤波器开关电弧重燃抑制措施，提高开关运行的可靠性。

本项目获得授权国家发明专利4项，实用新型专利5项，发表中文核心期刊论文2篇，普通技术期刊论文6篇，编写技术规范1份（初稿）、运维手册1份（地处级）、技术报告5份、工作报告1份。通过本项目研究成果的应用可以减小换流变的合闸励磁涌流、提高选相分合闸装置的控制效果及抑制交流滤波器开关分闸后电弧重燃现象，课题研究的成果具有一定的经济、社会效益和推广应用价值。

2 换流站一次主设备故障因素分析及快速诊断抢修应急体系研究项目

换流站一次主设备故障因素分析及快速诊断抢修应急体系研究项目是以“西电东送”主通道牛从直流牛寨换流站一次主设备为例，通过分析直流输电系统运行特点及各设备的结构特点、原理，总结出换流站各一次主设备典型故障类型、故障原因、故障表象、风险分析及预控措施，形成了一套完善的换流站一次主设备主设备典型故障因素分析及预控措施。

项目结合设备抢修组织要素，从故障初步分析、隔离措施、信息报送、备品备件管理、抢修资源调配、故障原因分析、抢修现场安全管控、抢修工艺控制等管控环节形成了一套行之有效的换流站一次主设备故障快速诊断及抢修应急体系。项目完成的换流站主设备故障快速诊断及抢修应急体系包括：1）换流变压器套管故障快速诊断及抢修应急包；2）交流滤波器开关爆炸、闪络或重燃故障快速诊断及抢修应急包；3）中性母线避雷器故障快速诊断及抢修应急包；4）换流变压器故障快速诊断及抢修更换应急包；5）换流变压器分接开关故障快速诊断及抢修应急包；6）交流滤波器大组GIL母线故障快速诊断及抢修应急包；7）设备发热缺陷快速诊断及抢修应急包；8）交流滤波器不平衡保护跳闸故障快速诊断及抢修应急包。目前，该项目所属各应急包均已在各换流站设备故障抢修中得到广泛应用，应急抢修效率显著提高。

图2 防止滤波器断路器电弧重燃控制策略时序

图3 Y0Y型和Y0D型换流变压器电流峰值随关合时刻变化曲线

本项目获得实用新型专利7项，发表专业论文4篇。截至目前，项目成果所属应急包，已用于指导运行检修人员多次快速完成了牛寨换流站、普洱换流站、楚雄换流站交流滤波器故障跳闸、套管将军帽发热等故障诊断和事故抢修工作，应急抢修效率显著提高，提高了直流输电系统能量可用率，由此确保了西部清洁水电及风电能源可顺利输送至负荷中心，有效避免了“弃风、弃水”。

3 影响同塔双回换流站现场检修质量关键因素分析及管控措施研究科技项目

牛从直流工程是世界上唯一一条±500kV同塔双回的直流输电工程，其输送容量高达6400 MW，对于南方电网的安全稳定运行有着举足轻重的作用，一旦发生双回或双极闭锁，将可能导致南方电网主网架失稳，加强同塔双回直流换流站检修质量管控，提升同塔双回直流输电系统设备运行稳定性，对主网架的安全稳定有着积极的意义。

本项目主要研究内容如下：1）对项目研究背景进行梳理，明确现有检修及停电方案的缺点，对牛从直流的整体运行情况进行分析，介绍状态检修、历年出现的闭锁事件、直流非计划停运事件、重要异常及重大紧急缺陷等相关问题的研究现状；2）分析拟定了同塔双回换流站电力设备状态检修策略的制定方案以及同塔双回换流站直流设备状态检修的应用及管理方案，比较单回轮停及双回全停两种停电方案的优缺点，制定滤波器组最优不停电检修安排；3）针对历年闭锁事件、直流非计划停运及重大紧急缺陷从一次设备、控制保护设备、阀及阀冷设备3个部分总结出了可以通过提高检修质量预防故障或缺陷发生的设备及项目清单提高检修质量的设备和项目清单，然后对同塔双回直流系统的闭锁因素进行了一次全面梳理；4）详细分析了单一故障导致单极、双极、双回四极闭锁的因素，并与以往该设备曾出现过的故障案例或缺陷相结合，总结具有提高检修质量的项目清单，使研究成果更加切合实际；5）通过对控制保护系统间信息流、物质流的分析，研究不同运行方式下，不同控制保护物理连接回路及逻辑功能之间的相互影响，分析开展检修极控制保护设备检修工作时可能存在的风险以及开展检修工作时直流输电系统安全稳定运行的边界条件；6）总结梳理了同塔双回直流换流站原则上可以进行冗余设备不停运直流检修工作的设备清单，对每一设备进行详细分析，得出了可以在不进行验证实验的情况下风险较小地开展在线检修的设备清单。

项目研究成果提炼形成国家发明专利1项，实用新型专利4项，已发表中文核心期刊论文2篇。本项目梳理分析了牛从直流发生的所有闭锁事件以及自2014年以来牛寨换流站、从西换流站发生的82起紧急、重大设备缺陷案例，分析了容易因检修质量不良导致设备出现异常的因素，并针对性地总结具有提高检修质量的典型设备和项目清单，对顺利开展牛从直流工程的同塔双回换流站直流设备检修工作、提升设备运维质量，促进直流输电系统安全稳定运行具有重要意义，最终实现提升高压直流输电系统设备技术监督和管控能力，提高牛从直流运维专业化、规范化、精细化工作水平。2017年至2019年，超高压输电公司曲靖局在牛寨换流站应用本项目上述研究成果在牛从直流年度停电检修和迎峰度夏期间设备运维过程中取得了很好的效果，2017、2018、2019年 连续3年没有因检修质量不良和运维不到位发生闭锁故障和临停事件，极大提高了牛从直流运行的可靠性，为消纳清洁能源，减少云南水电弃水做出了巨大贡献。

图4 获权专利