12月18日,国网浙江电力圆满完成了220千伏天惠线单相人工短路接地试验。该试验是500千伏天一变电站短路电流柔性抑制示范工程的实战验证环节,标志着短路电流柔性抑制技术完全满足实用化需求。
随着特高压和新能源发电的快速发展,短路电流已不再是简单的“越小越好”,而是呈现“双刃剑”特征。一方面,较低的短路容量会影响特高压直流和新能源的安全稳定;另一方面,过高的短路电流则会制约设备运行和网架建设。
常规的短路电流控制措施在降低短路电流的同时,也会削弱电网网架强度,降低电网运行的可靠性、经济性和灵活性。浙江地域面积小,负荷密度大,短路电流控制问题已成为制约浙江电网发展和安全经济运行的主要矛盾之一。目前,浙江全省有110余条220千伏空充线路,占比达9%,5座500千伏变电站采取分列运行,占比达10%,面临资源有效利用的难题。
为构建技术先进、经济适用、便于推广的短路电流控制方案,国网浙江电力以能源互联网形态下多元融合高弹性电网建设为主阵地,联合中国电科院、国网经研院、平高集团、南瑞集团、合肥工业大学和华北电力大学等产学研单位开展了短路电流柔性抑制关键技术研究和示范工程建设,利用快速开关和快速控保两个关键装备和技术,研制出一套短路电流柔性抑制解决方案:在发生短路故障时,快速控保极速反应,派出快速开关“先遣队”,快速开关能够以2倍于常规开关的速度率先开断(<25毫秒),从而减小故障时流过常规开关的短路电流;再由常规开关完成组合开断,消除短路故障;待故障消除后,快速开关将自动合上,恢复正常运行方式。
在18日开展的实战试验中,为确保试验安全有效开展,试验采用基于无人机的人工短路接地试验装置进行大、小故障电流验证。无人机具有飞行速度和坐标可精准控制的优势。通过绝缘阻燃绳与金属引弧线一端相接,控制无人机牵引引弧线飞行,使引弧线与引弧框平稳接触,模拟出输电线路单相人工短路接地故障。
两次短路试验中,快速控保在2.2毫秒内下达分闸指令,快速开关在20.1毫秒内完成了故障开断,均优于设计指标;接地后快速控保极速反应,快速开关快速准确动作,以2倍于常规开关的速度率先开断,有效减小故障时流过常规开关的短路电流。本次试验完整模拟了电网受到扰动后快速开关动作柔性抑制短路电流全过程,验证了短路电流柔性抑制技术的有效性。
短路电流柔性抑制技术将常态化的短路电流控制措施转变为动态控制,实现了“柔性”抑制,创新短路电流综合控制体系。
天一变电站短路电流柔性抑制示范工程投运后,可灵活安排天一变与周围500千伏变电站联合供区运行,充分利用周边500千伏主变压器变电容量和供区间联络通道能力,有效缓解天一变电站主变压器压力,提高局部电网供电能力和供电可靠性。