近日，世界首个高压大容量低频换频站220千伏亭山换频站顺利投运该换频站在全球首次实现交流220千伏电压等级电气量的频率可控转换标志着目前世界电压等级最高、输送容量最大的柔性低频输电工程220千伏中埠-亭山柔性低频输电示范工程整体投运迈出了关键一步。
220千伏中埠-亭山柔性低频输电示范工程通过在全长13.2千米的220千伏亭山-中埠站输电线路两侧建设低频站，低频互联起富阳和萧山南部两大负荷中心。亭山换频站攻克掌握了柔性低频输电核心技术，首创高压大容量柔性交换频站、低频变压器、低频断路器和低频控保系统等系列首台首套成果14项，抢占全球柔性低频输电领域核心装备和关键技术制高点。.
中国电气装备承担了该工程的低频220千伏变压器、工频220千伏变压器低频72.5千伏和252千伏GIS等关键设备的研发供货任务
低频变压器一次研制成功
中国西电集团承接了亭山、中埠两个换频站6台20赫兹电力变压器（DF-110000/220）的研发工作。该变压器工作频率为20赫兹，研发部门设计人员从基本原理出发，推导了低频变的设计方法，并详细研究了低频对空载性能的影响、对杂散和涡流损耗的影响、器身及油箱固有频率、器身的柔性定位、低频对铁心接地的影响、低频对绝缘的影响等一系列关键性问题，利用原理和仿真手段进行详细分析并依次提出了相应的解决方案。该产品具有损耗低、局放低、温升低、噪音低、过负荷能力强、结构紧凑等特点，经中国机械工业联合会组织的国家级科技成果鉴定，综合性能指标达到国际领先水平。
中国西电集团“严格工艺流程、狠抓质量控制”，对每一个过程的进度和质量进行了严格把控。提前识别项目的特殊点，召开专项会议，对技术难点识别普及，扫清图纸中可能存在的问题以及制造难点。生产过程中，党员领导干部带头坚守岗位，充分发挥车间在产品上的生产优势，全力保障项目的生产，坚持高标准、严要求，团结协作，攻坚克难，全面管控各个关键点，用心做好每个细节，在业主和第三方权威机构见证下一次性顺利通过产品试验，性能、技术参数均优于技术协议要求，与设计值吻合。
实现低频高压开关产业从0到1的突破
平高集团为该工程提供了2间隔72.5千伏GIS和5间隔252千伏GIS，为支撑该项低频示范工程建设，平高集团在国内率先开展20赫兹72.5千伏和252千伏GIS和关键开断技术的研发。基于深厚的电弧测量与仿真技术积累，攻克了断路器超长燃弧自然开断和满容量连续开断双重难题，最长燃弧时间35.2毫秒，突破现有高压断路器开断极限。同步研制出低频隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器及避雷器等全系列元件，编制了世界首个低频GIS和互感器试验规范，为低频开关产业发展提供了规范指引。该产品已通过由中国机械工业联合会组织的科技成果鉴定，综合性能指标达到国际领先。
该产品适用于中远距离海上风电送出、陆上新能源汇集与送出、直流落点地区潮流疏散、多岛屿互联及电缆化城网供电、偏远地区长距离输电等场景，将支撑服务新型电力系统建设，助力国家碳达峰碳中和目标实现。
创新研制工频电力变压器
山东电工电气为该工程提供2台220千伏工频变压器（SFZ-330000/220），额定分接短路阻抗为15%，具有低损耗、强过励磁能力、高可靠性等优点，可以保证现场谐波分量在THDi=5%环境下可靠运行。
创新点
01、通过仿真分析和以往设计经验总结，优化铁心设计，提高主变压器的强过励磁能力，在现场环境谐波分量下，主变的发热和噪声满足要求；
02、通过仿真分析和相应抗短路工艺措施，如提高导线屈服强度、降低绕组电密、采用高密度绝缘材料等方法，提高主变抗短路能力；
03、结合多年变压器抗短路经验，采取合理的设计和工艺措施，安全裕度满足国标以及运行需求；
04、在高压绕组首端增加补偿电容的措施，达到降低梯度电压的目的，使绕组具有良好的抗冲击性能，保证主变足够的绝缘裕度。
延伸阅读
什么是柔性低频输电？
柔性低频输电也叫柔性低频交流输电，柔性低频交流输电技术是借助先进电力电子技术灵活选择20赫兹频率的新型输电技术。与直流利用电力电子装置将工频50赫兹变成直流0赫兹类似，可以兼顾工频交流系统组网灵活、易实现电压等级变换以及直流系统易于远距离大容量电能输送的优点，同时具备功率控制、电压动态调整、异步电网互联等柔性调控功能。杭州柔性低频输电工程将实现浙江省首个500千伏供区异步低频互联，为国际首创性技术。
柔性交流输电系统的原理
基于采用现代大功率电力电子技术构成的各种FACTS控制器，结合先进的控制理论和计算机信息处理技术等，实现对交流输电网运行参数和变量（如电压、相角、阻抗、潮流等）更加快速、连续和频繁的调节，即所谓柔性（或灵活）输电控制，进而达到提高输电系统运行效率、稳定性和可靠性的目的。因此，FACTS的基石是大功率电力电子技术，核心是FACTS控制器，关键是对输电网参数和变量的柔性化控制。FACTS技术通过适当的改造，还可应用于配电和用电网络，以改善电能质量和提供用户定制电力。
发展柔性交流输电系统的意义
01、能在较大范围内有效地控制潮流，功率潮流可按事先计划的路线流动；
02、线路的输送能力可增大至接近导线的热极限，从而提高输送能力；
03、备用发电机组容量可以从典型的18%减少至15%，甚至更少；
04、电网和社保故障的危害可得到限制，防止线路串级跳闸，避免事故扩大；
05、易阻尼消除电力系统振荡，提高系统的稳定性。
工程建设成效
01、实现全球首个500kV供区低频异步互联。实现500kV富阳和昇光供区300MW的柔性潮流互济，提升事故支援能力，提高亚运场馆灵活供电能力，打造亚运供电保障“示范窗口”。
02、提供大容量柔性动态无功/电压支撑。可运行于STATCOM模式，提供300MVar的动态可调无功，稳定工频交流母线电压，降低交流系统故障诱发浙北、绍兴换流站换相失败的风险，提升区域电网安全稳定性。
03、形成柔性低频输电典型方案。为将来建设更高电压等级、更远输送距离、更大传输容量的柔性低频输电系统提供技术积累，可在中远距离海上风电和海岛供电等应用场合推广应用。
