直流工程

6月30日，针对新能源高出力的电网运行方式，中国电力科学研究院有限公司国家电网仿真中心电力系统全数字实时仿真装置（ADPSS）仿真团队开展了高比例新能源电力系统安全稳定分析试验。仿真团队开展了全网不同运行方式下的故障扫描，并根据扫描结果找到影响新能源电量消纳的主要因素。

变电

在该技术研发前，胶浸纸穿墙套管和换流变阀侧套管严重制约了我国特高压直流输电工程建设。 通过开展±800kV胶浸纸直流穿墙和换流变压器阀侧套管核心技术科研攻关，攻克了特高压直流套管绝缘、载流、温升、电场分布控制、核心材料、抗震等关键技术，研制成功国内首支±800kV胶浸纸直流穿墙套管和±800kV胶浸纸换流变阀侧套管。 该产品具有电压等级高、温升低、整体强度高、局部放电量低等优点，主要技术指标达到同类产品国际领先水平，并在“青海-河南”±800kV特高压直流输电工程和乌东德±800kV柔性直流工程挂网运行，解决了我国特高压直流输电工程建设中的又一难题。

±500kV永富直流工程是云网与南网实现异步联网的国内首个省内直流重要工程，换流站直流互感器作为电压电流量传递的关键设备，是所有二次系统的“眼睛”。但由于缺乏相应现场校验设备和技术储备，现场运维管控缺失，直流互感器测量异常导致告警及事故（牛寨换流站、鲁西背靠背等）时有发生，运行安全隐患极大。成果在行业内具有极大的推广应用和示范价值。近年来，项目的研究成果得到了良好的推广应用，在±500kV永富直流工程换流站（富宁换流站、永仁换流站）的设备验收、首检和预试定检中得到了验证，确保了直流输电系统的安全运行，已取得了显著的经济、社会效益。

​6月11日，国家电网有限公司宁夏—湖南±800千伏特高压直流工程、汨罗抽水蓄能电站开工动员大会以视频形式在湖南、宁夏回族自治区同步举行，汨罗设分会场，相继举行汨罗抽水蓄能电站项目建设推进会。

本项目成果首次形成国际直流工程成套设计技术体系，提出了单12脉动换流器±800kV换流站避雷器立体配置方法、适用于双回直流接地极共用的主接线方案、双回士800kV直流系统协调控制技术，以及换流站阀厅及金具设计方案。基本解决问题：首次研发与直流输电工程高可用率要求相适应的可靠性分析计算方法，并开发具有自主知识产权的直流系统可靠性分析计算软件；提出基于谐波时域分段技术的设备损耗计算方法，开发具有自主知识产权的换流站损耗分析计算软件，并首次提出特高压直流换流站损耗优化设计的工程实现手段。本项目授权发明专利6项，获得软件著作权3项，形成国家电网公司企业标准3项，发表学术论文8篇。

目前，南方电网多条直流工程的换流阀塔都采用TVM板监测技术，TVM板是用于检测直流核心设备一一换流阀运行状态的关键设备，平均每条直流就约有5000块TVM板。由于国内还没有可以进行TVM板现场检测的仪器，在开展停电检修时，大量的TVM板卡不能进行性能检验；直流正常运行期间，如监控系统报阀片无回检故障信号，需要耗费大量时间用排除法检测可控硅级内的阀片、光纤等其他元件后，方能确定是否为TVM板故障，更换上的TVM板备品无法进行性能测试，也可能造成重复停电，将造成巨大的经济损失。 目前该项目已申请发明专利3项（1项已授权、2项进入实质性审查），授权实用新型专利5项、发表科技论文4篇（均发表于核心期刊，其中！检索期刊1篇）。 装置实现了TVM板故障的快速定位，可将换流阀片无回检故障的检查处理时间由6小时缩短至4小时，一年节省人力为384人·时，增送电量4000万千瓦时，约合新增利润320万元。 装置实现了TVM板备品检测，避免了重复停电。

针对大型电力变压器和油纸绝缘套管受潮缺陷导致的绝缘性能下降问题，本项日系统梳理总结变压器油纸绝缘套管典型缺陷，仿真分析不同缺陷类型的电场分布特性，建立油纸绝缘套管复合工况试验平台，试验研究油纸绝缘套管典型缺陷劣化机理及关键特征量，提出基于DS等特征量的油纸套管受潮检测方法，并在全网范围推广应用；项目通过建立大型变压器外部大气水分、器身内部气相及固体绝缘中水分交互扩散、迁移的微观动力学模型，揭示了大型变压器充气状态下绝缘受潮与水分动态平衡机理，研发适于大型变压器绝缘受潮现场干燥的低频短路加热与移动气相干燥装置，提出了变压器现场绝缘干燥技术作业规范，解决了大容量变压器绝缘老化受潮后绝缘现场干燥难题。项日研究成果作为南方电网500kVG0E型主变套管重大隐患排查治理工作的主要依据，2017年至2018年，成功应用于全网范围内197支G0E型油纸绝缘套管的FDS普测分析工作，其中，有效检测出绝缘缺陷套管5支，缺陷检测准确率达100%。 项目提出的大型变压器现场绝缘恢复技术的工艺流程成果在多个直流工程中获得应用，在从西、贺州、普洱、东方4座变电站共14台变压器的现场绝缘状态评估及绝缘恢复工作取得良好效果。 项目研究成果有效降低变压器、套管绝缘失效带来的系统运行风险，提高了南方电网主网的安全稳定运行水平，对提高系统可靠性具有突出工程价值，对全网五省区生产、商业用电和居民生活用电起到保障作用，具有十分重要的社会效益。解决了大容量换流变压器运输、贮存受潮后绝缘现场恢复难题。

高压电容器组是直流输电系统的核心设备，为系统及电网提供90%以上的无功功率支撑，对保障直流输电及电网安全运行意义重大。单一直流工程电容器组容量在3000-6000Mvar之间，由1.5万-3万只电容器元件组成，运行中面临两方面技术难题：一是电容器内部轻微故障难以提前感知并准确定位，无法避免故障进一步发展，最终导致事故发生；根据国家电网近10年运行数据统计，由于电容器故障导致设备跳闸事件200余起，电容器爆炸着火事故30余起。二是H桥电容器自然组合值离散性大，造成电容器组不平衡保护灵敏度降低，影响电容器安全运行，而单组滤波器电容器单元超过300只，快速配平、测试调整困难；尤其故障抢修时，更换电容器仅需3至4小时，而反复配平调整及测试验证是更换时间的4倍以上，造成滤波器组长时间停运，影响直流外送。 针对上述问题，团队依托国家西电东送“宁东至浙江、宁东至山东”两大直流工程，重点围绕电容器故障监视、诊断、检测等方面开展系统研究，攻克了电容器对称性故障无法检测、元件击穿实时定位、不平衡电流测试与智能配平等关键技术，取得了系列原创性成果，大幅提升运行电容器轻微故障检出率和故障电容器配平效率。 项目申请发明专利11项、授权6项，授权实用新型专利18项、软件著作权3项；出版科技专著2部，发表论文16篇，其中SCI收录1篇，EI收录2篇，中文核心11篇；制定电力行业标准1项，国家电网标准5项。由中国电力科学研究院专家领衔的成果评价委员会一致认为“项目技术处于国际先进水平”。成果已被列入国家电网公司新技术推广目录，在西容、桂容等制造商和国内多个换流站应用，对电网安全和电力大规模外送意义重大。