《中国电网里程碑工程（1949~2022）》
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渝鄂±420kV背靠背直流联网工程是当时世界上电压等级最高、输送容量最大、功能最全的柔性直流输电工程，2019年7月2日全面建成投运。直流额定电压±420kV、额定输送容量5000MW。工程首次将柔性直流输电技术应用于大区电网互联，实现西南（川渝）电网和华中（东四省）电网异步互联，首次将柔性直流输电电压、输送容量提升至常规直流水平，与此同时将柔性直流工程运行可靠性提升至常规直流水平，为柔性直流输电技术发展翻开了新篇章。 |
一、工程背景
渝鄂背靠背直流联网工程之前，川渝电网与华中东部电网通过九盘—龙泉双回、张家坝—恩施双回 500kV线路相联，受制于线路热稳定，渝鄂断面4回500kV线路送电湖北极限功率约2600MW、送电重庆极限功率约3300MW。
随着西南水电特别是西藏水电进一步开发，当时预计2020年左右川渝电网与华中东部电网将形成交、直流电网并列运行格局；同时四川电网不断向西延伸，输电距离越来越长，根据国家电网公司规划，西南500kV电网将从昌都地区进一步延伸至藏中地区，四川水电外送通道“强直弱交”问题及长距离送电稳定问题日益突出，给电网安全稳定运行带来较大风险。
为了解决电网安全稳定问题，综合考虑西南电网构建，国家电网公司规划建设渝鄂背靠背直流联网工程，实现西南与华中异步联网。
南通道施州换流站
考虑渝鄂断面已有九盘—龙泉（北通道）和张家坝—恩施（南通道）两个500kV输电通道距离较远，从系统条件看，渝鄂断面南通道湖北侧系统较弱，北通道重庆侧较弱。如采用常规直流技术方案，由于接入系统需要一定的电压支撑能力，联络线π接电气点应尽量靠近系统较弱的一侧，即南通道站址应靠近湖北500kV恩施变电站，北通道站址应靠近重庆500kV九盘变电站，站址选择受系统条件约束大。如采用柔性直流技术方案，受系统条件制约小，可以沿线优选站址。
从选站实际工作看，渝鄂输电通道沿线基本为高山大岭，很难选到满足常规直流需求的站址，可选站址大件运输条件差，换流变压器等大型设备进场困难；站址可用水源地势低，最大高差超过1000m，需采用5级泵站升压，取水代价过大，可靠性难以保证。
根据现场勘测情况，北通道仅湖北境内沿线具备选址条件（与系统约束条件相反）。考虑综合利用现有运维力量，换流站站址选在湖北侧更有优势。
综合考虑上述因素，最终推荐建设方案为在南通道、北通道各建设一座2×1250MW柔性直流背靠背换流站，额定输送容量合计5000MW，站址均选在湖北境内。
2015年10月，工程可行性研究报告通过审查。之后，以国家电网发展〔2016〕715号文上报核准请示。2016年12月26日，国家发改委印发批复文件。
二、工程概况
1.建设规模
新建南通道施州换流站、北通道宜昌换流站两个背靠背柔性直流换流站，两站额定电压均为±420kV，每站额定输送功率均为2500MW，工程总输送容量5000MW。
此外，龙泉换流站扩建500kV出线间隔1个，重庆九盘—湖北龙泉双回500kV线路开断π进北通道换流站，重庆张家坝—湖北恩施双回500kV线路开断π进南通道换流站。
（1）南通道施州换流站工程。
施州换流站位于湖北省恩施自治州咸丰县。新建两个额定电压±420kV、额定输送容量1250MW的背靠背柔性直流单元；采用对称单极接线（伪双极），全站4个柔性直流换流阀组，总换流容量2500MW；
（2）北通道宜昌换流站工程。
宜昌换流站位于湖北省宜昌市夷陵区。新建两个额定电压±420kV、额定输送容量1250MW的背靠背柔性直流单元；采用对称单极接线（伪双极），全站4个柔性直流换流阀组，总换流容量2500MW；安装13台单台容量460MVA的联接变压器，其中1台备用，交流侧中性点直接接地，直流侧通过联接变压器阀侧中性点经电阻接地。
北通道宜昌换流站
2.参建单位
国家电网公司特高压部（原直流建设部）行使项目法人职责，负责工程建设全过程的总体管理和协调；国网直流建设公司负责南通道恩施换流站、北通道宜昌换流站本体工程建设管理；国网信息通信分公司负责系统通信工程建设管理；国网物资有限公司负责设备物资供应管理；国网湖北省电力公司负责南、北通道换流站“四通一平”工程建设管理，以及配套500kV线路切改工程建设管理和换流站生产准备。
工程设计方面，国家电网公司特高压部总体管理与协调，系统研究与成套设计由国网北京经济技术研究院负责，南通道施州换流站由中南电力设计院、湖北省电力设计院承担工程设计，北通道宜昌换流站由中南电力设计院、山西省电力设计院承担工程设计。
主要设备供货方面，施州换流站主要供货商：
常州西电变压器有限责任公司（13台联接变压器）、
许继集团有限公司（全站换流阀、直流控制保护）、
厦门ABB高压开关有限公司（500kV组合电器）、
北京电力设备总厂（桥臂电抗器）、
传奇电气（沈阳）有限公司（穿墙套管）、
杭州西门子高压开关有限公司（启动回路断路器）、
南京南瑞继保工程技术有限公司（直流分压器、直流电流测量装置）、
上海久能机电制造有限公司（启动电阻）、
上海吉泰电阻器有限公司（中性点接地电阻）、
西安西电避雷器有限责任公司（阀厅避雷器）；
宜昌换流站主要供货商：
特变电工衡阳变压器有限公司（13台联接变压器）、
荣信汇科电气有限公司（单元一换流阀）、
中电普瑞电力工程有限公司（单元二换流阀）、
北京四方继保工程技术有限公司（直流控制保护）、
厦门ABB高压开关有限公司（500kV组合电器）、
西安中扬电气股份有限公司（桥臂电抗器）、
传奇电气（沈阳）有限公司（穿墙套管）、
杭州西门子高压开关有限公司（启动回路断路器）、
南京南瑞继保工程技术有限公司（直流分压器、直流电流测量装置）、
上海久能机电制造有限公司（启动电阻）、
上海吉泰电阻器有限公司（中性点接地电阻）、
西安西电避雷器有限责任公司（阀厅避雷器）。
北京网联直流工程技术有限公司、中国电力科学研究院、武汉南瑞科技有限公司承担监造和技术咨询。
现场建设方面，南通道施州换流站：
浙江电力建设监理有限公司与湖北鄂电监理有限公司联合体（工程监理）、
江苏长江机械化基础工程公司（桩基）、
湖北送变电公司（场平）、
河南省第二建设集团有限公司（土建A包）、
河南三建建设集团有限公司（土建B包）、
河南送变电工程公司（电气安装）；
北通道宜昌换流站：
武汉中超电网建设监理有限公司（工程监理）、
中冶集团武汉勘察研究院有限公司（桩基）、
宜昌三峡送变电工程有限公司（场平）、
辽宁送变电公司（土建工程）、
湖北送变电公司（电气安装）；
调试试验单位：北京网联直流工程技术有限公司（控制保护联调）、湖北省电力试验研究院（施州站、宜昌交接试验与特殊试验）、中国电力科学研究院（系统调试）。
柔性直流换流阀
三、建设成果
渝鄂背靠背直流联网工程是世界上电压等级最高、输送容量最大、功能最全的柔性直流输电背靠背联网工程，首次研发并应用世界上最高电压等级、最大换流容量的柔性直流输电技术，首次规模化应用我国自主研发的最高参数IGBT电力电子器件，在柔性直流系统构建、系统支撑能力、可靠性提升、控制策略优化完善等方面实现重大创新，解决了一批国际柔性直流技术发展中遇到的基础性问题。获得国家电网有限公司2021年科技进步一等奖。
（1）深度掌握柔性直流系统构建方案。
掌握了适应柔性直流特点的过电压与绝缘配合策略、保护动作逻辑、多级控制协调配合逻辑。
掌握了柔性直流与大电网的相互作用与故障演化机理，提出了高阻接地柔性直流系统新型拓扑结构和极端故障下暂态应力分级抑制方法，保证了交流断路器失灵、保护拒动等各种复杂故障工况下柔性直流设备的安全性。
研究了柔性直流与系统交互引发的高频振荡机理，提出了自适应非线性滤波控制、参数动态调节等柔性直流宽频阻抗调节方法，在不增加设备投资的条件下有效解决了柔性直流系统宽频振荡问题。通
过机电暂态、电磁暂态的深度对接，底层算法、端口特性的迭代校验，一次设备、控制系统的精确等值，提出了适应大电网仿真研究的柔性直流模型。
（2）有效提升柔性直流系统支撑能力。
通过柔性直流的定电压控制方式，实现了无功功率的快速支撑、连续调节，提高了电压稳定水平。
提出了交流电压快速响应和换流站功率稳态复归方法，充分融合有源强系统可调容量大和柔性直流响应快的特点，实现了大容量柔性直流接入有源强系统的交流电压/频率快速紧急支撑。
提出了柔性直流频率调制功能，通过柔性直流控制保护和安稳系统协同，实现了渝鄂柔性直流与三峡近区直流、西南水电外送直流的联合调制。
（3）全面提升了柔性直流可靠性。
依托工程，在国际上首次将柔性直流输电能力和可靠性同步提升到常规直流水平。工程的成功建设与安全可靠运行推进了柔性直流技术从科研示范向成熟工业化应用转变，带动了我国电工装备制造业的创新升级，形成了柔性直流可靠性提升和试验检测技术标准体系，为新型电力系统构建奠定了坚实的技术基础。
（4）进一步优化了我国电网结构。
渝鄂柔性直流背靠背工程建成后，首次应用柔性直流实现大区电网异步互联，发挥系统灵活运行和控制的显著优势，实现川渝电网和华中东四省电网异步互联，优化西南电网结构，从根本上解决500kV交流电网跨区长链式稳定问题，有效降低特高压电网“强直弱交”带来的结构性风险，简化电网安全稳定控制策略，提高电网运行灵活性和可靠性，是西南电网构建的标志性工程，有效提高了川渝电网与华中东部电网互济能力。
（本文完）