柔直换流阀

本项目在南方电网公司及超高压输电公司重点科技项目的支持下，立足自主创新，基于鲁西背靠背异步联网工程前期面临的高电压大容量柔性直流换流阀及其控制系统设备研制、控制保护功能设计所面临的技术难题，结合并联混合直流异步联网工程新设备精细运维遇到的新问题，以及工程建成投产后在一二次设备运行维护过程中出现的问题，主要从大容量高电压柔直换流阀及阀控系统、并联混合直流控制保护系统和设备运行维护等三个方面开展技术研究。 本项目获得国家发明专利授权10 项，实用新型专利授权8 项。在核心期刊发表论文9 篇。在中国电力出版社出版专著“背靠背柔性直流输电运行维护”1 部。形成南方电网公司企业标准《柔性直流电压源换流器状态评价导则》1 份，这是国内第一个柔性直流输电工程设备状态评价标准。该项目提出的高压力均匀传递功率模块结构和精密自校正压装工艺、利用柔直无功调节优势参与常规直流无功调节的背靠背混合直流无功协调控制策略、新型快速故障检测方法以及新型换相失败预测控制策略，研制的基于压接式和塑封式大容量功率器件的柔性直流换流阀及控制保护装置、柔直换流阀多维度数据集成系统，建立的基于多元线性回归的电压源换流器状态评价体系，均已直接应用于鲁西背靠背异步联网工程、云贵互联工程、昆柳龙直流输电工程，运行效果良好，有效提升了鲁西背靠背直流工程运行可靠性，促进了我国高电压大容量柔性直流输电整体设计技术、装备制造业、试验技术的发展创新，提升了我国在柔性直流输电领域的技术水平。

鲁西柔性直流换流阀投运至今，在运维过程中存在以下问题: (1) 功率模块进出水嘴无专用工具紧固、均压电极由于空间狭小无法开展力矩检查: (2) 功率模块故障率高，只能采取简单更换、返厂修复的处理方法: (3) 柔直阀塔冷却主管道采用预埋方式设计，上方用钢板进行铺设，检修功率模块需关闭管道进、出水阀门，钢板重达75kg，移开存在人员受伤及钢板坠入管道引起设备损坏等风险:(4)柔直功率模块测试装置重达60kg，不易搬运，其测试线长18m (重10kg)，测试光纤长22m，收纳不方便:(5)功率模块故障后会将故障代码上传到阀控上位机，生成一个4位十六进制代码。目前读取故障代码需要将4位十六进制数转为二进制数( 代码组合有65536种故障类型)，再通过查询二进制故障代码表格，才能查到对应故障类型。 本项目的实施，解决了柔直换流阀检修遇到的新问题和五大痛点，大幅提高了柔直换流阀检修效率，提升了检修质量，降低了检修作业、仪器搬运中潜在的安全隐患，培养锻炼了一批在柔直输电换流阀检修专业的技术人才，为鲁西换流站柔直全年利用小时数超5000h做出了应有贡献，同时该项目可供乌东德直流工程及其他 柔性直流输电工程参考借鉴。

近日，南方电网公司在许昌召开世界首套能量自平衡柔直换流阀、6.5千伏3千安 IGBT柔直换流阀技术评审会，由中国工程院院士李立浧、饶宏等11位行业权威专家组成的评审委员会，通过现场试验见证、质询、答疑和讨论，一致认为两项技术均取得创新性突破，具有重大工程应用价值，建议尽快示范应用。

基于模块化多电平换流器（MMC)的柔性直流输电，在大规模分布式新能源接入、混合直流输电、异步电网互联、直流电网构建、远海岸风电送出等领域具有重大技术需求。然而，随着电压等级、系统容量的提升，柔性直流换流阀的重量、体积和造价会大大增加，从而限制了柔性直流输电技术的推广应用。柔直换流阀轻型化可大幅降低设备占地、提升单位体积输送容量，是解决柔性直流输电系统高压、大容量架空线路应用问题的重要技术手段。子模块是柔性直流换流阀的基本单元，子模块中电容成本与绝缘栅双极型晶体管（IGBT）器件成本相近，体积达到子模块体积的60％，且电容重量更是达到子模块重量的70%。因此，以电容为突破口，开展适用于±500千伏轻型化串联压接型柔直换流阀关键技术的研究，研制换流阀及阀控产品样机并推进工程应用具有重大意义。

国网西藏电力公司9日公布，7月8日傍晚，由中国电科院牵头，国网西藏电力公司、南瑞继保等配合，共同在海拔4300米的拉萨羊八井镇，完成了世界首次高海拔±800kV特高压柔直换流阀真型间隙操作冲击放电特性试验，为后续高海拔多端柔直、千万千瓦级新能源基地送出工程设计夯实基础。

7月8日，由中国电力科学研究院有限公司牵头，国网西藏电力有限公司、南瑞继保电气有限公司等单位配合，在位于西藏拉萨羊八井镇的国网西藏电力高海拔试验基地，世界首次高海拔±800千伏特高压柔直换流阀真型间隙操作冲击放电特性试验顺利完成。试验数据填补了高海拔柔直换流阀外绝缘设计领域的空白。

近日，国家能源局发布了第四批能源领域首台（套）重大技术装备名单，国网冀北电力有限公司参与研制并开展工程应用的基于国产聚丙烯粒料的柔直换流阀用自主可控干式电容项目成功入选。

柔性直流输电技术在孤岛送电、海上风电直流送出等方面具有独特的优势,是未来直流输电发展的方向。总结了柔性直流输电的发展现状和应用前景。概述了电力电子器件、柔直换流阀、高压直流断路器、柔直变压器、直流电缆等关键设备的研究进展,介绍了国内标志性柔性直流输电工程。指出了柔性直流输电在大规模新能源消纳和海上风电直流接入、多端直流和直流电网、远距离大容量架空线路直流送出、直流配电网以及孤岛送电等方面的应用前景。