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世界首台机械式高压直流断路器成功投运

       2017年12月20日,世界首台机械式高压直流断路器在南方电网±160kV南澳多端柔性直流输电系统中成功挂网运行。它是我国首台完全自主研制的用于柔性直流输电系统中的机械式高压直流断路器装备,其成功投运是我国在直流输电领域持续创新的又一重要里程碑。
       南澳加装高压直流断路器示范应用工程是《中国制造2025》首批落地项目,项目采用"产、学、研、用"的科技创新模式,针对多端柔性直流输电系统的直流侧故障快速清除难题,由南方电网公司联合华中科技大学、思源电气股份有限公司,在国际上首次研制出160kV机械式高压直流断路器装备。它基于耦合式高频人工过零技术实现双向直流电流的快速开断,其控制简单、可靠性高,具备0~9kA电流的双向开断能力,开断时间约为3.5ms;在高盐、高湿、强风等复杂户外海岛环境下,占地仅为34平方米,其整体技术达到国际领先水平,对我国抢占高端电工装备制造业的制高点具有重要意义。
       第一,自主首创拓扑,将机械式高压直流断路器推向现实。南澳160kV机械式高压直流断路器作为全球首台工程应用的机械式高压直流断路器,为消除知识产权风险,采用自主首创的先进拓扑,攻克了传统机械式直流断路器高压预储能、高压快速触发、快速分断等技术难题,将快速开断高压直流大电流的百年梦想变成现实。
       第二,技术经济性优势突出,助力柔性直流电网推广。南澳160kV机械式高压直流断路器主要基于成熟、静态电力设备元件,且所有零部件已完全国产化。相对于同类电压等级的混合式高压直流断路器,它具有可靠性高、损耗小、成本低、占地面积小且可直接户外布置等优势,从而大幅降低工程建设和运行维护成本,有助于推动柔性直流电网的规模化发展。
       第三,建立了完善的研究试验平台。依托南方电网直流输电技术国家重点实验室的柔性直流输电和电力电子仿真平台,对加装高压直流断路器后的南澳多端柔性直流系统控制保护功能进行了全面测试。项目组攻克了含直流断路器的多端柔性直流输电控保系统的快速故障定位技术,可在2ms时间内完成直流侧故障迅速定位,通过直流断路器实现第三站及直流线路区域故障的快速隔离,避免了多端柔性直流输电系统的全停。机械式高压直流断路器的工程应用圆满地解决了现有南澳多端柔性直流系统第三站在线投切和直流线路故障清除的难题,有效地提高了南澳多端柔性直流输电系统的灵活性和可靠性。
       近年来,南方电网公司大力实施创新驱动发展战略,始终把科技创新作为引领发展的第一动力,在特高压直流、柔性直流、交直流大电网等方面掌握了核心技术,全面实现了国际引领,显著提升了我国电网的科技含量。当前,南方电网公司深入贯彻落实党的十九大精神,加快建设创新型企业,结合电网发展战略的需求,以重点工程实施带动重大装备研发与应用,推动"中国制造"与新设备产业发展。南澳160kV机械式高压直流断路器的成功投运为风电等新能源并网消纳提供了更好的保障,为直流断路器新设备产业发展提供经济性更优的解决方案,为柔性直流输电和未来直流电网技术的应用发展提供示范及借鉴作用。

160kV机械式高压直流断路器

南澳加装直流断路器的系统控制保护实时仿真测试

调试现场分析

人工短路试验


来源:南方电网技术杂志