快速開關(guān)型零損耗330千伏電網(wǎng)限流裝置掛網(wǎng)運(yùn)行考核

主要完成單位：國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院

完成人：艾紹貴、樊益平、黃永寧、劉志遠(yuǎn)、張軍、李艷軍、張爽、丁培、陸彥虎、高峰、田蓓、焦龍、張國勇、馬奎、謝海濱

項(xiàng)目簡介

國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院長期致力于電網(wǎng)短路電流限制技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用工作，早期由公司首席技術(shù)專家艾紹貴提出研制的“節(jié)能型電網(wǎng)限流裝置”，通過對(duì)大容量高速開關(guān)的改進(jìn)，將只能應(yīng)用在6—10千伏高壓開關(guān)柜中的高速開關(guān)應(yīng)用于戶內(nèi)外6—220千伏的電網(wǎng)短路電流限制中。該項(xiàng)成果獲寧夏回族自治區(qū)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，并成功在全國中壓（35千伏及以下）電網(wǎng)得到廣泛應(yīng)用。但大容量高速開關(guān)爆炸橋開斷后需停電更換元件，所以不能廣泛的應(yīng)用于限制短路電流的各種場(chǎng)合。

為此，艾紹貴與安徽徽電科技股份有限公司合作開始進(jìn)行快速大遮斷容量真空斷路器（簡稱快速開關(guān)）的研制和改進(jìn)工作，與此同時(shí)，國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院提出了研究將快速開關(guān)技術(shù)、短路電流快速識(shí)別及相控技術(shù)和限流電抗器技術(shù)集成應(yīng)用于超高壓電網(wǎng)的短路電流限制的結(jié)構(gòu)簡單、成本合理、無運(yùn)行損耗、限流效果好、運(yùn)行可靠性高、運(yùn)行維護(hù)簡單的快速開關(guān)型零損耗330千伏電網(wǎng)限流裝置的研制項(xiàng)目，開始展開超高壓電網(wǎng)快速開關(guān)型短路電流限制技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用工作，并在項(xiàng)目的進(jìn)展過程中在超高壓電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)型限制系統(tǒng)短路電流技術(shù)方面取得突破，首次在超高壓系統(tǒng)采用快速真空開關(guān)與限流電抗器并聯(lián)技術(shù)和限流單元模塊化設(shè)計(jì)的積木式結(jié)構(gòu)，正常運(yùn)行時(shí)限流電抗器無損耗，短路時(shí)可在小于20毫秒時(shí)間內(nèi)將系統(tǒng)短路電流限制在任意幅值內(nèi)。首次通過采用短路電流過零點(diǎn)快速預(yù)測(cè)及精確相控開斷技術(shù)，在系統(tǒng)短路發(fā)生后2—3毫秒內(nèi)，完成短路電流幅值及其過零時(shí)刻的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，確保快速真空開關(guān)實(shí)現(xiàn)過零點(diǎn)相控開斷。開發(fā)出適用于電網(wǎng)限制短路電流需要的合閘時(shí)間小于12毫秒，分閘時(shí)間小于5毫秒，斷口穩(wěn)態(tài)恢復(fù)電壓大于21千伏，可有效開斷80千安短路電流的快速開關(guān)。通過技術(shù)集成與開發(fā)完成的限流裝置體積小、成本低、運(yùn)行維護(hù)簡單、限流效果明顯，而且由于元件少運(yùn)行可靠性高，對(duì)電網(wǎng)正常運(yùn)行無影響，完全滿足超高壓電網(wǎng)限制短路電流的要求。該項(xiàng)技術(shù)填補(bǔ)了該領(lǐng)域的國際空白，技術(shù)水平居于國際領(lǐng)先。

國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院研制成功的限流裝置滿足短路電流≤80千安的超高壓電網(wǎng)限制短路電流的需求，同時(shí)裝置由于采用倒置CVT由330千伏線路直接獲取工作電源的取能方式，使得裝置可在任意電壓等級(jí)下使用，在超高壓500千伏、750千伏甚至特高壓1000千伏電網(wǎng)，只要通過對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)的倒置CVT搭建起高壓平臺(tái)，就可以對(duì)電網(wǎng)短路電流進(jìn)行有效限制。此項(xiàng)技術(shù)如果能夠在全國電網(wǎng)廣泛應(yīng)用，將對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方式和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，保證電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。本項(xiàng)目獲得授權(quán)的發(fā)明專利2項(xiàng)，實(shí)用新型專利3項(xiàng)，還獲得1項(xiàng)美國發(fā)明專利申請(qǐng)受理，形成限流裝置調(diào)試、掛網(wǎng)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，發(fā)表論文6篇。

技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）以渦流驅(qū)動(dòng)的快速開關(guān)為核心部件，采用短路電流快速識(shí)別和相控過零開斷技術(shù)研制出330千伏電網(wǎng)限流裝置。

（2）采用限流單元的積木式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)短路電流任意深度的限制，并在330千伏電網(wǎng)人工接地試驗(yàn)中完成考核驗(yàn)證。

（3）采用倒置CVT從線路直接獲取裝置工作電源的取能方式，可使裝置在任意電壓等級(jí)下應(yīng)用。

應(yīng)用成果及效益

裝置在330千伏電網(wǎng)考核試驗(yàn)中限流效果達(dá)到40%，開關(guān)斷口經(jīng)受了15.78千伏的穩(wěn)態(tài)恢復(fù)電壓，動(dòng)作過程最大系統(tǒng)過電壓僅為1.11倍，運(yùn)行狀態(tài)良好。同時(shí)利用裝置限流單元的設(shè)計(jì)理念，開發(fā)出了“ZLB型深度限流裝置”，并通過了國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的型式試驗(yàn)，用于對(duì)中壓電網(wǎng)短路電流的限制。在不到3年的時(shí)間內(nèi)，在全國各地的中壓電網(wǎng)大量應(yīng)用，目前已生產(chǎn)投運(yùn)140臺(tái)套，新增產(chǎn)值7800萬元，加上裝置投運(yùn)后無損運(yùn)行帶來的節(jié)能降損節(jié)支的7000萬元，該項(xiàng)成果取得了上億元的經(jīng)濟(jì)效益。

該項(xiàng)成果已列入國家電網(wǎng)公司2013年新技術(shù)推廣應(yīng)用目錄中，國家發(fā)改委2014年第24號(hào)公告《國家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄》中，列入了采用此項(xiàng)技術(shù)的“基于快速渦流驅(qū)動(dòng)及短路識(shí)別的電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)”的推廣項(xiàng)目。2015年總部科技項(xiàng)目指南列入了采用此項(xiàng)技術(shù)的“快速開關(guān)型變阻抗節(jié)能變壓器關(guān)鍵技術(shù)研究與示范應(yīng)用”的課題。這些將極大的促進(jìn)超高壓電網(wǎng)快速開關(guān)型短路電流限制技術(shù)在全國電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用。（黃永寧）  

相關(guān)鏈接

艾紹貴，1982年畢業(yè)于西安交通大學(xué)，現(xiàn)任囯網(wǎng)寧夏電力公司首席技術(shù)專家、專家工作室主任，高級(jí)工程師，西安交通大學(xué)兼職教授。從事電力生產(chǎn)科研工作30多年，在電網(wǎng)故障電流限制、電力系統(tǒng)運(yùn)行控制、電力系統(tǒng)過電壓防護(hù)、電力人身安全防護(hù)及高電壓試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域取得了一系列科技創(chuàng)新性成果，并在電力系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，獲得多項(xiàng)省部級(jí)一等獎(jiǎng)及國家專利，為我國電力發(fā)展做出了積極有效的貢獻(xiàn)。

近年來，艾紹貴專家?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻克了以下技術(shù)難關(guān)：爆炸開關(guān)型短路電流限制技術(shù)，快速開關(guān)型短路電流限制技術(shù)，快速開關(guān)型串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)，快速開關(guān)型變壓器隔直技術(shù)，快速開關(guān)型消弧消諧技術(shù)，電磁式電壓互感器一次限流消諧技術(shù)，并聯(lián)補(bǔ)償電容器組過電壓保護(hù)技術(shù)，高壓觸電防護(hù)技術(shù)。有效解決了電網(wǎng)中存在的各種實(shí)際問題，尤其在短路電流限制技術(shù)上取得突出成績。