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南京南瑞继保电气有限公司
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南瑞继保关键设备助力张北工程成功投运

2020-07-01

       2020年6月29日,±500kV张北柔性直流电网试验示范工程(简称“张北工程”)成功投运,正式投入商业运行。

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张北柔性直流电网试验示范工程张北换流站

(世界上最高电压等级最大容量的柔性直流换流站)

       张北工程是国网公司践行习近平总书记“四个革命,一个合作”能源安全新战略,推动能源技术革命,大规??⒗眯履茉?,服务清洁低碳奥运,支撑国家能源结构转型的重大标志性工程。工程新建张北、康保、丰宁和北京4座换流站,建设±500kV直流输电线路666千米,额定输电能力可达450万千瓦,是世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流工程。工程投运后,每年可输送140亿千瓦时清洁能源,实现北京冬奥场馆100%清洁能源供电。

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±500kV四端柔性直流电网示意图

       张北工程集合了当今柔性直流输电领域最前沿的技术难题,是多端柔性直流电网关键技术研究的重要平台。南瑞继保作为张北工程主要的一次、二次设备供应商,提供包括世界第一个基于直流电网的多维度、多要素控制?;は低?,世界最高电压等级、最大容量的柔性直流换流阀,世界最高电压等级、最大开断能力的直流断路器等。

       自工程立项以来,南瑞继?;渴?、主动创新,各部门团结协作、持续发力,为张北工程提供了全部的控制?;は低?,为张北站供货3000MW柔直换流阀成套装备,为张北站和北京站提供了8套±500kV高压直流断路器成套装备以及核心测量设备。从装备开发到生产调试,再到工程顺利投运,南瑞继保持续为张北工程的建设提供坚强支撑,彰显出南瑞继保引领柔性直流输电领域的技术优势,也充分展现出中国装备制造的先进水平。

创新研发,多项核心技术和成套设备应用张北工程

       随着柔性直流输电技术的发展,南瑞继保敏锐把握技术发展趋势,率先完成了直流电网核心技术研究和关键设备攻关工作,并于2017年5月20日,通过了中国电机工程学会组织的“高压大容量柔性直流输电系统成套关键设备”成果鉴定,整体达到国际领先水平。这标志着电力电子技术与电力系统技术的“跨界合作”达到了新高度,为高压大容量柔性直流输电工程的实现奠定了基础。

       其中,南瑞继保研制的±500kV/3000M柔性直流换流阀,电压等级、容量均为已投运工程之最,换流阀采用双列多分段支撑式设计,基于高速、高集成阀控和自主数字驱动技术,成功解决了高电压、大电流、强电磁环境下换流阀高可靠性设计、阀塔九级抗震设计等难题,攻克了柔性直流电网应用高浪涌电流能力设计、直流短路时换流阀不闭锁穿越等关键技术。

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南瑞继?!?00kV/3000MW柔性直流换流阀

(世界上最高电压等级最大换流容量柔性直流换流阀)

       此外,针对高压直流开断的“百年难题”,南瑞继保创新性提出了一种桥式整流型混合式直流断路器,攻克了IGBT阀组强电流关断、机械开关超高速分断以及高电位供能等关键技术。南瑞继保供货的8套高压直流断路器,全部一次性通过直流线路人工接地试验,以极速且可靠的开断能力,为整个柔直电网争取到更宽的稳定边界。

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南瑞继?!?00kV高压直流断路器
(世界上最高电压等级最大开断能力直流断路器)

       同时,南瑞继??⒌娜嵝灾绷鞯缤刂票;は低?,攻克了新能源接入双极孤岛控制、多换流站协调控制、直流电网超高速?;ず涂焖倩指纯刂频饶烟?,成功实现了新能源双极孤岛柔直接入,直流线路故障快速检测、隔离和恢复,以及直流系统孤岛融冰运行模式等功能,为现场设备进行大负荷考核创造了条件。

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张北工程控制?;は低?/p>

(世界上第一个基于直流电网的多维度多要素控制?;は低常?/p>

       另外,针对柔直电网超高速测量响应需求,南瑞继??⒘诵乱淮饬孔爸?。通过高频调制信号处理技术、直流分压器逐级屏蔽螺旋嵌入缠绕技术、远端??樗砍滩裳际醯刃录际?,核心测量设备的性能大大提升,全光纤电流互感器阶跃上升时间小于30us、延时小于30us,电子式电流电压测量装置的延时小于60us,测量准确度达0.2级。

       这一系列前沿尖端技术成果的快速高质量应用,彰显南瑞继保在电力自动化领域卓越的科研成果产业化水平。

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科学生产,精心组织,率先完成厂内各项见证试验和设备发货

       为了保障张北工程顺利推进,装备生产期间,南瑞继保高度重视,多措并举,在设备生产、型式试验、质量管控等各个过程严格把关,精益求精,确保项目以高质量、高标准如期交付。

       在实施过程中,南瑞继??蒲挪?,倒排交期,流程优化,并通过一系列技术保障措施,高效生产;同时,南瑞继保采用针对性管理模式,注重进度控制、质量控制、过程控制、反馈机制保障,科学组织项目管理。

       在一系列科学生产管理机制的保障下,南瑞继保率先完成了大容量换流器和高压直流断路器的全部型式试验和见证试验,项目零误差安排发货计划,实现了精准发货,得到了国家电网公司和设备监造单位的一致认可。

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张北工程核心设备发货现场

精准调试,设备稳定,助力张北工程顺利投入运行

       张北工程所涉及的很多关键技术,尚属首次工程应用,技术难度高,调试周期紧。尤其在疫情期间,工期紧、任务重的困难情况愈发突出,在严峻的防疫形势下,南瑞继保精准高效复工复产,全力支持张北工程的推进。工程复工以来,项目团队成员全力以赴克服困难,在第一时间进驻工程现场开展工作,确保项目调试如期开展,并配合完成四百余项试验项目。

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直流断路器现场安装调试

       调试期间,±500kV柔直换流阀历经大负荷运行试验、7次近端交流侧人工接地试验考验,均保持可靠运行;±500kV高压直流断路器先后完成空合线路、稳态电流开断和重合试验等项目,动作准确率100%,并经历高达10余次的人工接地能量冲击,所有设备均正确开断并重合成功,开断时间2.8ms,设备零缺陷通过全部人工短路试验。

       南瑞继保供货的所有设备运行稳定可靠,为调试任务的顺利开展提供了有力支撑,也为张北工程的顺利投运奠定了坚实的基础,得到了用户和监造单位的高度赞赏。

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直流断路器现场交接试验

       5月13日,张北工程四端解锁成功,世界上第一个四端柔直电网正式进入四端调试状态,张北的清洁能源开始源源不断地送往北京。

       6月10号,张北工程完成世界首次的直流线路人工接地短路试验,直流断路器在2.8ms内完成开断并实现重合闸操作,迅速切除系统故障,完成了直流成网的最后一步。

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高压直流断路器现场人工接地试验

       6月25日,张北工程顺利通过168小时试运行,6月29日工程正式投运。

       张北柔性直流电网试验示范工程的顺利投运,标志着直流电网时代的正式到来,也展现出南瑞继保为支撑国家重大电力工程建设,推动电网高质量发展的担当作为。南瑞继保将继续践行“创造价值,服务社会”的企业宗旨,不断研发新技术、拓展新应用,为我国电力和其他自动化领域科技进步多做贡献。


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