内容提要

本书为柔性直流电网工程技术丛书之一,以张北柔性直流电网示范工程为例,全面且深入地介绍了 高压直流断路器的发展历程、结构和原理、运行维护技术、检修更换技术,同时还详细剖析了实际运行 过程中的典型故障案例及相应分析,全书共分为5章。 书中所采用的实物照片、三维图像及检修更换照片皆由工程人员实地拍摄、精心制作而成。编写过 程中充分参照了张北柔性直流电网示范工程高压直流断路器运行维护手册、换流站现场运行规程、高压 直流断路器检修维护说明等多项技术资料,并得到了许继集团有限公司、南京南瑞继保电气有限公司、 思源电气股份有限公司、北京电力设备总厂以及中电普瑞电力工程有限公司在全书的总体结构以及关键 技术点上的大力支持和专业指导。

本书主要针对换流站运检人员,致力于提升其技能水平,保障柔性直流输电系统安全稳定运行。同 时,也对相关电力技术研究人员具有一定的参考价值。

前言

  近年来,柔性直流输电技术发展迅速,常规点对点直流输电方式已难以满 足多端送电站将清洁的新能源送出的需求,柔性直流输电网络化技术逐渐引起 人们的关注,而柔性直流输电的换流阀是由大量功率器件组成,大功率电力电 子器件由于故障耐受能力不强,当直流输电网中出现故障后,难以满足快速切 除故障的要求,为了保障直流输电系统的可靠稳定运行,柔性直流输电网络对 高压直流断路器等设备也提出了更为迫切的需求。为提高换流站运检人员的技 能水平,保障柔性直流输电系统的安全稳定运行,特组织编写柔性直流输电系 统高压直流断路器运检技术培训教材。

   本书为柔性直流电网工程技术丛书之一,以张北柔性直流电网示范工程为 例,介绍了高压直流断路器的发展历程、结构和原理、运行维护技术、检修更 换技术以及实际运行过程中的典型故障案例及分析。全书分为5章,主要内容 有高压直流断路器概述、高压直流断路器原理及结构、高压直流断路器运行维 护技术、高压直流断路器检修技术、高压直流断路器故障案例及分析。本书中 的实物照片、三维图像及检修更换照片均为工程人员实地拍摄、制作。 本书的编写是在国网冀北电力有限公司的直接领导和关怀下完成的,同时 依托河北省柔性直流输电装备与技术实证重点实验室这一卓越平台,凭借其先 进的设备、专业的科研团队以及浓厚的学术氛围,我们在编写过程中得以持续 探索创新,将前沿的研究成果与丰富的实践经验完美融入其中。本书在编写过 程中以张北柔性直流电网示范工程高压直流断路器运行维护手册、换流站现场 运行规程、高压直流断路器检修维护说明等技术资料为依据编写。

   本书由国网冀北电力有限公司超高压分公司组织编写,在此过程中得到了 许继集团有限公司、南京南瑞继保电气有限公司、思源电气股份有限公司、北京电力设备总厂以及中电普瑞电力工程有限公司的大力支持,他们在全书的总 体结构以及关键技术点上予以指导,在此致以衷心的感谢,同时也感谢所有为 本书编写付出辛勤努力的人。

目录

前言

第一章 高压直流断路器概述  1

1.1柔性直流输电技术概述 1

1.1.1柔性直流输电技术发展历程 1

1.1.2柔性直流输电技术的特点 1

1.2高压直流断路器的意义 2

1.3 高压直流断路器的技术路线 3

1.4 高压直流断路器发展历程 4

1.4.1 全固态式高压直流断路器 4

1.4.2 混合式高压直流断路器 4

1.4.3 机械式高压直流断路器 6

1.5 高压直流断路器在张北工程中的应用 9

第2章 高压直流断路器原理及结构  13

2.1 混合式高压直流断路器原理结构  13

2.1.1 混合式高压直流断路器基本结构  13

2.1.2 混合式高压直流断路器工作原理  17

2.1.3 混合式高压直流断路器二次系统  19

2.1.4 混合式高压直流断路器辅助系统  23

2.2 耦合负压式高压直流断路器原理结构  26

2.2.1 耦合负压式高压直流断路器基本结构  27

 2.2.2 耦合负压式高压直流断路器工作原理  28

 2.2.3 耦合负压式高压直流断路器二次系统  30

2.2.4 耦合负压式高压直流断路器辅助系统  33

2.3 机械式高压直流断路器原理结构  34

2.3.1 机械式高压直流断路器基本结构  35

2.3.2 机械式高压直流断路器工作原理  38

2.3.3 机械式高压直流断路器二次系统  41

2.3.4 机械式高压直流断路器辅助系统  42

第3章 高压直流断路器运行维护技术  44

3.1 高压直流断路器高压设备运行维护  44

3.1.1 日常巡视项目、 巡视周期  47

3.1.2 日常操作流程  49

3.1.3 典型操作任务  51

3.1.4 高压直流断路器维护项目  55

3.1.5 故障及异常处理  58

3.2 高压直流断路器二次系统运行维护  63

3.2.1 控制保护系统总体架构  63

3.2.2 控制保护系统基本操作  64

3.2.3 人机界面操作  67

 3.3 高压直流断路器水冷系统运行维护  77

3.3.1 水冷系统运行维护  78

3.3.2 水冷系统操作模式选择和常规运行维护操作介绍  81

3.3.3 水冷系统常见故障及解决方法  82

第4章 高压直流断路器检修技术 86

4.1 高压直流断路器例行检修项目  86

4.2 混合式高压直流断路器检修  94

4.2.1 检修维护前期准备  94

4.2.2 主要元器件更换  95

4.3 耦合负压式高压直流断路器检修 125

4.3.1 检修前期准备 125

4.3.2 主要元器件更换 12

4.4 机械式高压直流断路器检修 133

4.4.1 检修维护前期准备 133

4.4.2 主要元器件更换 135

第5章 高压直流断路器故障案例及分析  152

5.1 混合式高压直流断路器典型故障案例 152

5.1.1 耗能支路避雷器动作误报案例 152

5.1.2 主供能变压器端盖盒内光纤弯折问题案例 152

5.1.3 主供能变压器漏气故障案例 154

 5.1.4 机械开关分闸失败故障案例 157

5.1.5 主支路电力电子模块电源板卡故障案例 159

 5.1.6 供能系统 UPS发热问题故障案例  161

5.2 耦合负压式高压直流断路器典型故障案例 162

5.2.1 机械开关合闸状态异常故障案例 162

 5.2.2 耦合负压充电回路故障案例 164

 5.2.3 机械开关故障导致长期禁分禁合故障案例 167

5.2.4 耦合负压装置过压告警故障案例 168

5.2.5 本体保护B报差动保护动作故障案例 169

 5.2.6 供能柜过负荷保护跳闸故障分析 170

 5.3 机械式高压直流断路器典型故障案例 171

 5.3.1 第一次合闸失败故障案例 171

 5.3.2 快分失败后自保护合闸失败故障案例 176

5.3.3 第二次合闸失败故障案例 178

5.3.4 直流断路器驱动柜电子变压器异常故障案例 181

 5.3.5 高压直流断路器过电压故障案例 183

 5.3.6 高压直流断路器合闸后避雷器异常故障案例 184

参考文献 187