1 不同直流输电规模的技术参数
1.1 额定电流和过负荷能力
在直流工程设计中,晶闸管阀是要优先考虑的设备之一。目前世界上比较成熟的晶闸管阀片为125 mm阀片,额定电压为7.2~8kV,额定电流在3 000 A左右,最大短时电流可达到约4 700 A[3]。
直流输电工程的一个重要要求是其故障后的快速恢复能力,或者有足够的冗余备用,以供在故障不能在短时间内恢复时使用。高压直流输电的过负荷能力能够在一定条件下保证系统出现功率波动时自动恢复正常,同时也允许当一个极或一条线路退出运行时,将健全极转为过负荷运行,以减少对整个系统的冲击。
目前,应用于±500 kV直流输电的125 mm阀片,在不增加冷却系统容量的情况下,其短时电流可达到4 500A。因此,目前国内的直流输电工程,如天广(天生桥—广东)等直流工程要求直流输电具有1.5倍的暂时过负荷能力。
对于±800 kV直流输电工程, 如采用125 mm阀片,即使按增加冷却系统容量的情况考虑,阀片的短时电流要达到4700 A,在4个待选方案中只有方案3(5 000 MW)、方案4(4 800 MW)的最大过负荷能力能够做到不低于目前500kV直流的水平,而方案1(6 000 MW)、方案2(5 500 MW)的最大过负荷能力均低于这一水平。
为了满足过负荷能力的需求,则需要具有更高电流能力的阀片。这一要求可通过2个途径来实现[3]:①降低125mm阀片的使用电压,如4 500 A/5.5 kV,但这将导致阀片串联数量的迅速增加,进而增加阀塔的尺寸;②开发150mm(简称6 in)的阀片。
对于150 mm的晶闸管阀片,ABB公司和Siemens公司虽然都认为技术上不存在太大问题,但基于开发成本和市场需求的考虑而未表现出很大的积极性。而且云广直流要求2009年6月投运,阀片的研发进度也不一定能够配合云广直流输电工程进度的需求。
额定电流对接地极的设计也有一定的影响。单极大地回线运行时,高电流注入大地所导致的影响往往事先难以准确估量,因此在可能的情况下,控制注入大地的电流是有必要的。