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济州岛电网为电力技术测试提供支持
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济州岛电网为电力技术测试提供支持

December 24, 2015 • Utility Practice & Experience, 最近文章汇总

济州岛,以其温和的气候和美丽 如画的风景,成为韩国人逃避 像首尔这样拥挤的大城市中刻板僵硬日常生活的首选去处,尤其在寒 冷冬季的月份。然而,对于韩国电力公司 (KEPCO)的工程师而言,济州岛却起着 完全不同的作用,这是一处促进在相对可 控的环境下发展和评估电力技术的场地。 例如,2009年6月济州岛被选为世界 上首批大规模智能电网示范项目基地 之一,旨在允许对这一领域的各种技术 进行测试。同样,济州岛被选为以综 合应用可再生能源和柴油发电机为基 础,评估先进离网储能系统的地方。 一个不那么广为人知但同样重要的事实 是,济州岛现在也是一个引人注目项目 的现场,该项目为一条混合输电线路以 及计划分阶段进行试验安装的±80kV 和154kV超导电缆。济州岛约1900 平方公里,和朝鲜半岛相连接。INMR 到访了济州岛,以下是对这一项目的报 道,以及该岛近期其它项目的报道。
面对电力需求的稳步上升加上公众 历来对新架空线的反对韩国对可 以替代输电的技术产生了极大的兴 趣举例来说超导电缆具备沿着 相对较小的输电走廊传输大量电 力的潜能在某些应用中已经替代 常规线路前景很好实际上继成 功试运行和测试安装在首尔附近的22.9kV超导电缆KEPCO的工程师 已经开始实施一项三个阶段的计划 很快将会在济州岛上进行±80kV和 154kV超导电缆测试
传输及维护高级经理 Hyunmin Park 介绍KEPCO对超导电缆的兴趣超 出了仅仅将其作为架空输电的替代品他指出另一个关键因素是消除 诸如154kV电压下架空线通常会产生 的3—5的损失Park说“与普通 导线的情况不同超导电缆提供无电 阻传输从而转化为无功率损耗ˮ。
他接着评述说因为需要将内部温 度保持在-273C这种电缆造价昂贵但尽管如此它可以通过直径仅 约1米的管道输送多达500万kW电 力这有助于使他们更具有成本竞争 力同时占用的空间少得多计划安 装在济州岛±80kV超导电缆将允许 针对目前在首尔附近运行的22.9kV 系统的升级测试济州岛输变电队的高级经理Hee Gwon Kim解释说超导电缆的 评估计划将由三个独立的阶段组 成第一阶段已经开始运作刚过一 年涉及154kV和±80kV直流的混 合同塔线路,
GeumAk和HaiLim这两个换流站 之间的悬吊直流线路长约5公里每 路输电量30MW这两个站都是专门 设计以适用于测试不同设备和本地 开发的可控硅技术例如在两个站 在交流侧均配备有一套17MVAR双 调谐(DTF)高通滤波器(HPF)以限制谐波失真同样也设置了一个特 殊的热交换系统根据冷却水的温 度来控制风扇转速以确保可控硅 阀的有效散热。
在交流侧该站由额定170kV, 3000A, 60Hz的气体绝缘开关设备连接至154kV的双回路架空线该 设备提供交流电源也在发生故障 时保护换流变压器和交流滤波器Kim说“我们的项目基本上有三个 连续的步骤预计2015年对现有的 混合线路进行改造改造后的一段线路为超导直流电缆之后在2017 年直流架空线将被拆除154kV 交流线路将连接到超导交流电缆 这是该项目的‘最终目标’”。
由于国内庞大的电子产业韩国传 统上是世界上电力可靠性最高的国 家之一韩国绝大多数为山地每 年发生约300到400次雷击输电线 路的事件为了提供始终恒定的高 可靠性和高质量电能许多架空线 路都配备了避雷器这一政策也适 用于济州岛的新型混合线路中 一条154kV线路的所有相线都装配 了外串间隙线路避雷器(EGLAs)。 Park解释说济州岛的大量用户对 甚至轻微的电压瞬降尤其敏感上述 线路应用线路避雷器的目的是满足 济州岛广大用户的需求他说第一 次测试154kV线路上的避雷器始于 约4年前从2012年开始大规模应 用到目前为止有几例故障报道 但确切原因是雷击还是内部缺陷 尚待查明Park评述说“通常雷电 波不会毁坏这些避雷器所以我们 对此展开了调查”另外一个尽管相 对小的问题是鸟类叨啄避雷器的硅 橡胶护套他陈述说在推出该计划 的时候谁也没有预料到这个问题。 Park还解释说韩国第一次安装 345kV EGLAs是在去年安装在一 条连接到核电厂的线路上由于政 策是任何故障都将触发设施立即 中断因此单回线路上的每一个塔 都装配了线路避雷器。
KEPCO的绝大多数输电网络依赖 盘形瓷绝缘子串尽管济州岛的海 洋污染要求每年度对线路进行带电 清洗混合线上的直流和交流回路 仍然选用瓷绝缘子串Park说这 一决定反映了对复合绝缘子由来已 久的保守主义态度特别是在较高 的电压下他评述说的确韩国的 首个复合绝缘子试点项目仅始于约 15年前整整十年后的2010年才最 终得以推广应用。 然而最近在沿海热电厂开关站运 行的765kV V型串复合绝缘子故 障显然促使重新点燃了过去的疑 虑故障绝缘子由欧洲的一个供 货商提供配置为90角为了减少 导线振动连接点下方附上了400公 斤的重物。 Park说第一起事故发生在2010 年第二起在2012年随后的取证,调查揭示两起事故都涉及沿FRP 芯棒放电引起闪络造成的脆断导 致了机械性分离随后将故障归因 于透过伞裙材料上的穿孔芯棒被 暴露在湿气中。 Park还评述每次事故的根本故障 机理被断定是过高的电场集中导 致沿带电端金具附近的护套发生 高频电晕活动他补充说绝缘子 的接地端没有放电痕迹这一事实支 持了这一结论 Park说“在诸如大雾等湿润情况下 发生持续电晕可能是由于均压环或 端部金具设计不当导致绝缘子表 面产生过高的电场,这将触发加速 老化的过程本次故障毁坏了2004 年制造仅在2005年才投入使用的 绝缘子通过适当的均压环和端部 金具设计来控制电晕是防止此类故 障的最佳途径尤其是发生故障的 电厂所处的环境类型为重度污染”。 Park说除了这些近期备受关注的 故障另一个限制增加复合绝缘子 在韩国输电线路上应用的因素是 许多线路穿越丘陵地带这意味着耐张塔的比例相对较高KEPCO 的工程师担心维修工人越过绝缘 子接触导线时会损坏复合绝缘子。
济州岛的电能由两条连到朝鲜半岛 的高压直流海底电缆提供第一条 起点位于Haenam1996年投入运 行目前运行电压为±180kV,第二 条起点在珍岛额定±250kV仅从 2012年以来一直在运行, Park和Kim评述2006年发生了一次严重事故当时一艘船的船锚严 重损坏了第一条高压直流线路整个 岛陷入了24到154分钟的黑暗中修 复损坏要求提起切割并连接电缆 施工成本昂贵耗时约3个月这次 经验促使了建立在线监测系统通 过该系统岛上新换流站的控制室 能够跟踪电缆线路两边的所有船舶 交通,如果任何进入特定‘红区’的 船舶在窄带中滞留超过3分钟将立 即收到无线电警告离开此地。
尽管对复合线路绝缘子普遍持保守 态度在济州岛±250kV直流电缆新 换流站与室内直流区域的连接中采 用了硅橡胶护套穿墙套管避雷器 电缆终端和电流互感器,
济州岛的另一个区域目前正在测 试复合芯ACCC导线目前被用于 ±80kV直流线路和进入高压直流 输电智能中心电缆之间的连接据 Park表示KEPCO对这类导线的 兴趣与一起事故有关一艘路过的 船拉断了首尔河流上低空悬挂的
ACSR导线低弧垂导线ACCC被 看作是避免未来此类事故的一种 手段尽管如此因为许多输电线 路穿过山林在火灾事件中存在故 障风险Park并不认为这种导线未 来会被广泛使用。

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