快速開關型零損耗330千伏電網限流裝置掛網運行考核

主要完成單位：國網寧夏電力公司電力科學研究院

完成人：艾紹貴、樊益平、黃永寧、劉志遠、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

項目簡介

國網寧夏電力公司電力科學研究院長期致力于電網短路電流限制技術的開發與應用工作，早期由公司首席技術專家艾紹貴提出研制的“節能型電網限流裝置”，通過對大容量高速開關的改進，將只能應用在6—10千伏高壓開關柜中的高速開關應用于戶內外6—220千伏的電網短路電流限制中。該項成果獲寧夏回族自治區科技進步一等獎，并成功在全國中壓（35千伏及以下）電網得到廣泛應用。但大容量高速開關爆炸橋開斷后需停電更換元件，所以不能廣泛的應用于限制短路電流的各種場合。

為此，艾紹貴與安徽徽電科技股份有限公司合作開始進行快速大遮斷容量真空斷路器（簡稱快速開關）的研制和改進工作，與此同時，國網寧夏電力公司電力科學研究院提出了研究將快速開關技術、短路電流快速識別及相控技術和限流電抗器技術集成應用于超高壓電網的短路電流限制的結構簡單、成本合理、無運行損耗、限流效果好、運行可靠性高、運行維護簡單的快速開關型零損耗330千伏電網限流裝置的研制項目，開始展開超高壓電網快速開關型短路電流限制技術開發與應用工作，并在項目的進展過程中在超高壓電網實現經濟型限制系統短路電流技術方面取得突破，首次在超高壓系統采用快速真空開關與限流電抗器并聯技術和限流單元模塊化設計的積木式結構，正常運行時限流電抗器無損耗，短路時可在小于20毫秒時間內將系統短路電流限制在任意幅值內。首次通過采用短路電流過零點快速預測及精確相控開斷技術，在系統短路發生后2—3毫秒內，完成短路電流幅值及其過零時刻的準確預測，確保快速真空開關實現過零點相控開斷。開發出適用于電網限制短路電流需要的合閘時間小于12毫秒，分閘時間小于5毫秒，斷口穩態恢復電壓大于21千伏，可有效開斷80千安短路電流的快速開關。通過技術集成與開發完成的限流裝置體積小、成本低、運行維護簡單、限流效果明顯，而且由于元件少運行可靠性高，對電網正常運行無影響，完全滿足超高壓電網限制短路電流的要求。該項技術填補了該領域的國際空白，技術水平居于國際領先。

國網寧夏電力公司電力科學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限制短路電流的需求，同時裝置由于采用倒置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下使用，在超高壓500千伏、750千伏甚至特高壓1000千伏電網，只要通過對應電壓等級的倒置CVT搭建起高壓平臺，就可以對電網短路電流進行有效限制。此項技術如果能夠在全國電網廣泛應用，將對電網運行方式和電網結構的穩定，保證電網安全、可靠、經濟性運行產生深遠影響。本項目獲得授權的發明專利2項，實用新型專利3項，還獲得1項美國發明專利申請受理，形成限流裝置調試、掛網運行的標準2項，發表論文6篇。

技術創新點

（1）以渦流驅動的快速開關為核心部件，采用短路電流快速識別和相控過零開斷技術研制出330千伏電網限流裝置。

（2）采用限流單元的積木式結構，實現對短路電流任意深度的限制，并在330千伏電網人工接地試驗中完成考核驗證。

（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下應用。

應用成果及效益

裝置在330千伏電網考核試驗中限流效果達到40%，開關斷口經受了15.78千伏的穩態恢復電壓，動作過程最大系統過電壓僅為1.11倍，運行狀態良好。同時利用裝置限流單元的設計理念，開發出了“ZLB型深度限流裝置”，并通過了國家高壓電器質量監督檢驗中心的型式試驗，用于對中壓電網短路電流的限制。在不到3年的時間內，在全國各地的中壓電網大量應用，目前已生產投運140臺套，新增產值7800萬元，加上裝置投運后無損運行帶來的節能降損節支的7000萬元，該項成果取得了上億元的經濟效益。

該項成果已列入國家電網公司2013年新技術推廣應用目錄中，國家發改委2014年第24號公告《國家重點節能低碳技術推廣目錄》中，列入了采用此項技術的“基于快速渦流驅動及短路識別的電網運行控制技術”的推廣項目。2015年總部科技項目指南列入了采用此項技術的“快速開關型變阻抗節能變壓器關鍵技術研究與示范應用”的課題。這些將極大的促進超高壓電網快速開關型短路電流限制技術在全國電網中的廣泛應用。（黃永寧）  

相關鏈接

艾紹貴，1982年畢業于西安交通大學，現任囯網寧夏電力公司首席技術專家、專家工作室主任，高級工程師，西安交通大學兼職教授。從事電力生產科研工作30多年，在電網故障電流限制、電力系統運行控制、電力系統過電壓防護、電力人身安全防護及高電壓試驗技術領域取得了一系列科技創新性成果，并在電力系統得到廣泛的應用，獲得多項省部級一等獎及國家專利，為我國電力發展做出了積極有效的貢獻。

近年來，艾紹貴專家帶領團隊攻克了以下技術難關：爆炸開關型短路電流限制技術，快速開關型短路電流限制技術，快速開關型串聯補償技術，快速開關型變壓器隔直技術，快速開關型消弧消諧技術，電磁式電壓互感器一次限流消諧技術，并聯補償電容器組過電壓保護技術，高壓觸電防護技術。有效解決了電網中存在的各種實際問題，尤其在短路電流限制技術上取得突出成績。