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赴德国瑞典出访报告
赴德国、瑞典出访报告
——500kV德宏-博尚双回串补成套设备设计联络
应德国西门子公司、瑞典ABB公司的邀请,经公司领导批准,由临沧供电局、电力研究院、调度中心、工程建设部、生产技术部、建设分公司组成的500kV德宏-博尚双回串补成套设备设计联络出访团组一行6人,于2010年6月20日至6月30日在瑞典、德国进行了工厂培训、工厂参观、MOV培训、参观试验室等活动。
在为期10天的出访活动中,经出访团组全体同志的共同努力,较好地完成了出访任务,现将此次赴德国、瑞典出访活动情况报告如下:
一、出访的行程和安排
根据公司国际合作部的行程安排及事项,出访团组于6月20日由昆明飞至上海,从上海出境到德国法兰克福,经斯德哥尔摩、路德维卡、柏林、埃尔兰根,回到法兰克福,于6月30日回到国内广州抵境。
出访期间,在瑞典ABB公司听取了高、中、低压电气设备介绍,并参观了高压断路器装配工厂;在德国西门子公司(柏林)参观了中压断路器组装工厂、高压电气设备的预组装工厂、装配工厂和试验工厂,进行了MOV培训,参观了MOV组装工厂。
在德国西门子公司(埃尔兰根)参观了西门子控制保护实验室。
出访团组与ABB公司同行合影
出访团组与西门子公司同行合影
在访问中,团组一行体会到瑞典、德国对环境、生态的保护意识和先进规范的管理,良好的生态环境、古朴的历史建筑,充满特色的历史文化、优美的自然景观给全体人员留下了美好的印象。
二、出访的主要内容
(一)瑞典ABB公司路德维卡工厂
路德维卡(Ludvika)是瑞典ABB公司高压直流(HVDC)的总部,距瑞典首都斯德哥尔摩220公里。
在瑞典路德维卡的高压实验室是世界上最先进、装备最精良的试验室之一,具备额定电压800kV、开断电流80kA的断路器试验能力。
高压直流(HVDC)是大容量输电领域的高效率输电方案,通常采用HVDC连接电网中的两个点,在经济方面是最佳的选择,而且对环境的影响降低到最小。
在高压直流系统中,电力功率从送端三相交流系统中某一点注入该处的换流站,在换流站内交流被转换成直流,直流功率通过架空线或电缆送到受端,在受端换流站内直流被转换回交流之后注入到受端交流系统中。
一个典型的直流输电额定功率一般大于100MW,通常额定功率范围在1000–3000MW之间。
HVDC技术用于远距离输电系统中,输电线路可以是架空线路或海底电缆。
当传统的交流联网方案不可行时,HVDC技术也可以用于连接两个独立的电网。
采用HVDC输电,可以快速准确地控制线路上的功率潮流的大小和方向。
直流的快速可控特性通常用于提高互联交流网络的特性和效率。
瑞典ABB公司开创了HVDC技术而且无可争议的成为HVDC技术领域的世界领导者。
500kV德宏-博尚双回串补成套设备中采用了瑞典ABB公司的LTB系列(自动气吹式)瓷柱式断路器。
该系列断路器采用BLK型或BLG型电动储能弹簧操作机构,开断短路电流所需的能量部分来自电弧自身。
因此,该系列断路器相比于常规的SF6气体吹弧断路器,操作机构所需提供的能量减少了50%以上。
较低能量要求相应地降低了压力,提高了断路器的可靠性。
1.LTB自动气吹式灭弧技术
20世纪80年代,随着气吹技术的改进,ABB的自动气吹灭弧技术不断成熟。
自动气吹灭弧技术与传统的气吹技术相比,它利用了断路器在开断高电流时电弧时产生的超压气流,而在较低的电流下,自动气吹灭弧断路器在原理上与传统的气吹技术类同。
自动气吹技术的应用使得断路器在开断过程中触头的应用需要更小的机械能。
这也因此降低了断路器以及结构和基础的应力。
甚至断路器的耐用性在可靠性提高的同时得到了提升。
LTB应用于电压等级直至800kV、带隔离开关标准布置的变电站中。
对于不带隔离开关非标准布置的隔离开关,带隔离回路的断路器或抽拉式小车开关被广泛应用。
同时LTB可以采用瓷式或复合绝缘材料。
LTB已经在数以千计的变电站中广泛用作线路、变压器、电抗器和电容器的断路器。
(二)德国西门子公司
德国西门子公司(SIEMENS)创建于1847年,是全球最大的电气和电子公司之一,也是中国最著名和最受推崇和尊敬的公司,起始地在纽伦堡的埃尔兰根,目前断路器、MOV等设备工厂设在柏林,1964年生产出第一台SF6开关,25年免维护,1968年生产的SF6开关目前还在正常运行,1968年生产出第一台GIS设备,埃尔兰根主要作为总部和行政办公中心,另外也包括系统网络分析、FACTS和HVDC等设备的研发及系统试验中心。
德国西门子公司是全球SIEMENS合作工厂的技术和标准中心,全球SIEMENS合作工厂的材料、生产标准都是统一、严格控制的。
德国西门子公司二战中遭到严重破坏,但依靠德国人的坚强意志精神(如团结一致、运行效率极高的德国足球队精神),重建速度非常快。
今天,我们看到的是德国西门子公司提供的安全、可靠、稳定、经济的世界级品质的高压产品。
500kV德宏-博尚双回串补成套设备中采用了德国西门子公司的固定串联补偿设备(FSC)。
1.FACTS应用基本原理
柔性交流输电(FACTS)技术是对未来世界电力系统的发展带来巨大变革和影响的新技术,也是当前电力系统研究的热点和前沿,各大跨国公司都在竞相发展这一领域的相关技术。
相角控制
-UPF
串联补偿
SC(FSC,TCSC,TPSC)
并联补偿
-SVC,STATCOM
在超高压大容量长距离交流输电系统中,使用串联电容补偿装置,可以降低线路阻抗,改善无功平衡,增加输电线路的输送能力,提高系统的暂态稳定极限,解决弱联接系统因输送功率大而引起的低频振荡,改善并联线路之间的负荷分配以降低线路的损耗,从而可以充分利用现有电网资源,促进电力发展。
利用串补电容可以一定程度上避免新建线路的大量投资,获得较高的投入产出比。
在现在线路走廊的获取愈发困难的情况下,串补将会进一步得到广泛应用。
2.串补装置的基本分类
SC(SeriesCapacitor)-串补装置
FSC(FixedSeriesCapacitor)-固定串补装置
MSSC(MechanicallySwitchedSeriesCapacitor)–机械开关投切的串补
TSSC(Thyristor-SwitchedSeriesCapacitor)-晶闸管投切的串补
TPSC(Thyristor-ProtectedSeriesCapacitor)-晶闸管保护的串补
TCSC(Thyristor-ControlledSeriesCapacitor)-晶闸管控制的串补
3.国外串补应用情况
世界上已投运工程的绝大多数项目为FSC,特殊串补装置是近十年才出现的串补装置类型,应用还不太多,约占串补装置的1%都不到(按套数计)。
且其在系统中应用的目的也各不相同。
另外,国外在稍低的电压等级中,如:
230-400kV电压等级中,都有大串补度的工程实例,串补度高达60-80%,可为我国220及330kV电网所借鉴。
并且,三相共体或每相分为2段的串补装置形式也值得研究和探讨。
时间
地点或工程
电压等级
用途
意义
1928
美国,纽约
33kV
均衡潮流
第一次用串补
1950
瑞典,Alftar
230kV
提高输送能力
230kV第一次用串补
1954
瑞典,Hlavero
380kV
提高输送能力
400kV第一次用串补
1968
美国,太平洋公司
500kV
改善系统稳定性
500kV第一次用串补
1989
巴西,伊泰普
765kV
提高送电能力
765kV第一次用串补
1991
美国,AEP
345kV
可控串补均衡潮流
第一次用可控串补
4.国内串补应用情况
第一套现代超高压输电串补是2000年应用于徐州三堡站的500kV进口串补。
我国自主研发制造的第一套串补为2004年投运的成碧220kV可控串补。
南方电网串补工程:
Ø天平双线平果侧
Ø青河双线河池侧
Ø马百线、罗百双线百色侧
Ø桂林串补、贺州串补、玉林串补
Ø文山串补、红河串补
云南电网串补工程应用:
建水500kV串补站是云南电网公司西电东送网络完善工程中的一个重要的500kV串补站,也是云南电网第一个500kV串补站,工程建设的2套串补装置分别装设在墨江~红河的两回500kV线路,串补装置采用固定串补装置型式(FSC),厂家为中电普瑞科技有限公司,每套按串补度50%。
建水2套串补装置已于2009年4月28日完成人工接地短路试验,在试验中,所有保护装置正确动作,线路重合成功,串补装置投入运行。
5.FSC基本原理
FSC基本接线如图一所示:
图一FSC基本接线
主要设备有电容器组、金属氧化锌限压器(MOV)、强制触发间隙、旁路断路器和阻尼回路。
金属氧化锌限压器作为电容器组的主保护(第一道),强制触发间隙(第二道)和旁路断路器(第三道)可以在区内故障时旁路串补电容,从而保护MOV在内部故障时不致过负荷,而且限制了电容器上的过电压,降低了对MOV能量吸收能力的需要。
当触发间隙或旁路断路器动作后,串联电容器组将对阻尼回路放电,放电电流为高频高幅值振荡电流,阻尼装置可以有效的抑制放电电流,减轻了电容器组、间隙和旁路断路器的负担。
旁路断路器与触发间隙并联,当系统区内故障时,旁路信号会同时发给触发间隙和旁路开关,旁路断路器在一定的迟延后合闸并旁路掉火花间隙中的电流,从而保护MOV及旁路间隙,有助于火花间隙灭弧及去游离。
火花间隙旁路断路器还用于投切串联电容器组。
6.德国西门子公司FSC主要技术特点
德国西门子公司的固定串补装置(FSC)有如下的特点:
(1)控制、保护和采集系统采用基于SIMATICTDC的双重化独立系统设计,采用64位高速处理器,和64位高速数据通讯总线的双重化独立系统设计,可以在线相互校验,提高了保护控制系统的可靠性。
平台测量系统采用可靠的激光供电技术,多通道集中高速电流采样。
每个通道数据采集精度达到16位。
特殊的抗干扰设计,保证数据采集系统在高压平台可靠运行。
(2)固定串补用MOV封闭在聚合材料的外壳内,采用了有效的压力释放装置,用于释放由于压敏电阻器阀片故障而产生的内部压力。
采用两组完全独立的MOV保护,提高了MOV保护的可靠性和精度。
相比而言复合外套式MOV因采用了环氧玻璃纤维丝空心套管(FRP),比瓷套式MOV具有更优秀的机械性能,防爆性能好,更适用于地震多发地带。
(3)强制性触发间隙由闪络间隙和续流间隙构成,采用了双重化的触发控制系统,使闪络间隙具有精确的击穿电压和较高的可靠性。
(4)基于电抗器+间隙串电阻器的阻尼回路设计,设计简单可靠,阻尼性能好。
电抗器+间隙串电阻器方式的产品,采用间隙做开关元件、设计简单、电容器组放电电流衰减特性好;间隙通流能力较强、结构简单,节省占地面积,但阻尼电阻器热容量要求较大;间隙暴露在大气中,需要定期检查和维护。
7.FSC控制保护系统
串补装置控制和保护系统完成对交流输电线路串补装置的主要电气量和运行状态的测量、操作和运行状态的控制、主设备的监控保护,包括完整的控制、保护、监视、测量和信号设备。
串补控制保护系统采用双重化原则配置,并具有对自身和对外接口回路的自检和自诊断功能,两套系统完全独立、互为冗余,每套系统均可以独立启动、运行和退出。
控制保护系统其中一套因故障退出,另一套系统仍能保证串补装置的正常投入、运行和退出。
串补装置的监控系统采用双层网络结构,由站控层和间隔层两个部分组成,站控层设备为两套串补共用;间隔层控制设备按每套串补设备双重化配置,以实现对串补装置的全面监视、控制、闭锁和保护等功能。
保护系统的作用是在发生故障和其他非正常工况下保护串补平台上的设备及旁路断路器不被损坏。
保护系统可以在由于线路故障导致的过载时或其他非正常工况下通过控制触发火花间隙和/或合旁路断路器来保护平台上的一次设备。
保护功能配置如图所示:
8.串联电容器的MOV保护
MOV提供的过电压保护是电容器保护系统中的重要组成部分。
旁路系统包括金属氧化锌限压器(MOV)、旁路间隙、阻尼电抗器和旁路断路器。
当电网故障时,限压器对电容器提供过电压保护。
旁路间隙通过控制火花放电来释放超过限压器吸纳能力的能量。
当旁路间隙长时间导通时,旁路断路器会自动合上。
旁路断路器也允许操作人员投入或退出串联电容器。
阻尼电抗器用来限制火花间隙导通后,或旁路断路器合上后产生的涌流。
平台的通信系统通过光纤引到地面。
MOV在串补保护中承担的角色既简单又十分独特。
说它简单是因为配置避雷器的目的在于限制故障时电容上出现的电压。
说它独特是因为出现故障、在电容上产生电压的同时,它导通了大部分的故障电流。
而避雷器用于导通工频故障电流的功能在其他场合很少见。
在50~100ms内导通故障电流的特性与操作或雷电过电压有很大差异。
因为MOV始终与电容器并联,他们不需要特殊的信号以启动保护,而是随时待命,当系统有故障的时候,MOV应立即完成保护功能。
MOV装置非常独特部分是用以保护MOV的电子控制器。
电子控制器始终监视通过MOV的电流。
如果近期积累的能量超过了MOV的额定值,控制器将触发旁路间隙。
间隙能够在1~2ms内旁路掉通过MOV的故障电流。
对于串补安装位置而言,有两种基本的短路故障类型。
当故障发生在串补安装的输电线路上,这种故障称作内部故障。
当故障发生其他输电线路上,这种故障称作外部故障。
二者的差别在于故障电流的幅值。
内部故障将产生很大的故障电流导致MOV动作,而一定距离外区域发生的外部故障只产生高于电容器最高额定值的故障电流。
这两种故障被控制系统和MOV以不同的方式进行处理。
如果控制系统感受到内部故障产生的大电流,它将发信到触发间隙立即进行旁路。
这使得MOV的能量被显著积累以前就被旁路了。
当发生外部故障时,MOV将起到保护的功能。
所以如果控制系统故障,则MOV也将失效。
为了获得更高能量吸收能力,通常将MOV各单元并联布置。
9.串补设备应用展望
我国幅员辽阔,资源分配不均衡,长距离输电不可避免。
串补装置(SC)是成熟的输电技术,可以提高线路送电容量和增加系统稳定水平,具有工程投资省,建设周期快,运行维护简便,经济效益好,社会效益好等特点。
在线路走廊日益珍贵的今天,采用串补装置(SC)而少架线无疑是优化的选择。
随着电子技术的飞速发展,可控串补将越来越多的被用于解决各种电网问题。
所以串补装置(SC)在我国应有良好的应用前景。
三、体会与建议
(一)体会
1.通过到德国西门子公司、瑞典ABB公司的参观学习,我们考察了国际先进电力设备制造工厂的生产模式,为探究欧洲先进的制造业提供了良好的机会。
德国发展成为世界经济大国,与德国人坚韧不拔的工作能力,严谨准时的时间观念,善于协作的团体精神密切相关。
作为中国人,我们希望祖国能步入发达国家之列,与发达国家存在的种种差距,正是我们面临的机遇和挑战,如果我们都把德国人的严谨认真的工作精神贯穿在我们实际工作中,兢兢业业的从自身做起,运用所学的先进知识和先进的理念结合到实际工作中来,通过不断努力学习和踏实工作,实现祖国的腾飞和壮大。
2.出访期间,欧洲人的英语水平之高超过我们的想象,我们主要以英语进行交流,英语水平得到一定的提高和完善。
同时对于借助英语这门国际语言,打开西方世界这扇门奠定了信心。
英语作为国际语言,对于国际间交流和合作,与世界各地朋友交流都大有益处,今后我们将在全面努力提高自身的业务素质和综合素质上下功夫,通过脚踏实地地在工作中学习、总结,不断鞭策,再接再厉,努力提高自身素质,信心百倍地投入到自己的岗位中去。
(二)建议
重视抗震设防。
云南省是我国地震活动较集中且强烈的地区。
云南省地震灾害频繁,具有强度大、频度高、灾害重、分布广的特点。
因此,我们建议在设备技术协议中,不仅要提出电气技术指标要求,也不能遗漏抗震设防的要求,务必提出有针对性的抗震设防指标要求,这个要求不仅是针对设备本身,还应该针对设备与基础的连接部位。
设备安装后,设备本身和支架、连接部位都应具备相应的抗震能力。
最后,感谢公司给予我们这样的一次机会,让我们走出国门,到世界经济发达的国家,学习和感受这个国家的先进方面。
我们感受到短短的10天,我们学到了许多东西,这样的机会很难得。
正是通过学习发达国家先进的管理经验,从而发现我国所面临的差距,我们才更坚信,祖国会在全体中国人的奋斗下,终有一天会走到世界的前列。
同时,我们感谢公司国际合作部的工作人员在给予办理出国手续的帮助!
感谢公司给予我们的支持和机会!
感谢所有为我们出访辛勤工作的工作人员们!
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