特高压换流站高海拔高地震烈度关键技术及装备研究应用

2021-10-19南方电网超高压公司大理局

云南科技管理 2021年4期

南方电网超高压公司大理局

1 参加研究和项目完成的单位：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局、南方电网科学研究院有限责任公司、中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司、西安西电电力系统有限公司、广州白云电器设备股份有限公司、桂林电力电容器有限责任公司、北京电力设备总厂有限公司、许继集团有限公司、保定天威保变电气股份有限公司

2 项目简介

我国国土60%-80%面积位于地震带，电力资源丰富的西南、西北等地区多在高地震烈度区。滇西北至广东±800kV特高压直流工程是落实国务院大气污染防治行动重点输电通道，送端新松换流站是国内外首个海拔最高（2400m）、抗震设防烈度最高（9度，水平加速度0.4g）特高压换流站。主设备高15 m以上，高海拔外绝缘问题突出，对抗震更不利。无现行规范和案例，电气空气净距要求严格，布置约束条件众多。设备地震易受回路牵拉二次破坏，设备研制难度极大。

项目依托新松换流站开展科技攻关，按换流站解耦方案/关键参数选取→主设备抗震优化设计→真型试验验证主线，将综合性问题分解为若干关键技术，攻克三高叠加世界级难题，取得系列开创性成果。

系统研究应用了多种新型减隔震措施和抗震方法，首次解决特高压直流穿墙套管、隔离开关、旁路开关、平波电抗器、换流阀塔等大空间大尺寸高重心设备抗震技术难题。

首次研究应用直流穿墙套管、隔离开关、旁路开关、换流变压器阀侧套管、避雷器等特高压直流主设备真型抗震试验及震后对比试验，破解抗震和电气双重性能试验考核难题。规范复合材料弹性模量和抗弯强度获取方法，形成抗震试验标准。

首次提出高海拔高地震烈度下特高压直流场旁路开关、平波电抗器、电容器塔等设备回路全解耦设计原则和方法，完成直流场电气和抗震整体解决方案，解决设备位移大、高海拔下空气净距和电场均压高等多重难题，制定了特高压换流站抗震设计标准。

首次提出了以阀塔、套管连接为核心的解耦设计原则和方法，优化阀厅结构，降低阀塔地震响应。研究应用可任意方向转动的活动关节金具等电气和抗震整体解决方案，解决阀厅电场复杂、阀厅空间受限、阀塔地震位移大等限制的电气连接难题。

首次解决了特高压换流站2 400m高海拔下内外绝缘协调配合难题，确定关键位置空气净距及绝缘考核电压水平，解决阀厅设计瓶颈，减小设备尺寸及制造难度。

3 项目研究成果

项目获发明专利15项、实用新型37项、标准4项。特高压换流站高海拔高地震烈度关键技术及装备研究应用成果经中国电机工程学会鉴定整体达到国际领先水平。±800kV新松换流站获国家优质工程金奖。

工程2018年投产至今安全运行超1 100天，指标国际领先，2019年直流能量可用率100%。每年减少CO2排放超1 600万t，输送水电超200亿kW·h，超深圳用电量1/4，得到国家能源局充分肯定，为早日实现碳达峰碳中和、促东西协调发展做重要贡献，为粤港澳大湾区建设发挥积极作用。项目成果为我国高海拔高地震烈度特高压直流输电设计技术、试验技术和装备制造发展做出重要贡献，为白鹤滩、藏东南等后续工程建设发挥引领示范作用。