特高压直流换流站设备面临的关键问题有以下几类:
1. 因电压等级升高,换流变压器阀侧绕组、出线结构和套管的内绝缘问题将是需要解决的主要难题之一。阀侧绕组承受较高的交直流混合场强,需使用大量的绝缘成型件等绝缘材料。±800千伏换流变压器阀侧引线绝缘成型件的研制和试验,阀绕组主绝缘、匝绝缘的场强设计和试验是设备研制中需重点解决的难题。
2.因换流站污秽等级较高而造成的直流场设备绝缘问题。直流设备的污闪在直流场事故中占很大比重,是需要重点解决的难题。根据以往工程经验和试验研究,由于直流场的吸污特性,直流设备的爬电距离约为同等污秽条件下交流设备爬距的2倍。随着城市化和工业化的发展,大气污染问题日益严重,特高压直流换流站污秽已达Ⅱ级甚至Ⅲ级水平,按此要求爬距需达到70毫米/千伏或更高的要求。在特高压电压下,按标准要求的爬电比距设计,设备已超过现有制造或运行能承受的高度。在重污秽地区,户内场或设备合成化是解决耐污问题的两个可行途径。国家电网公司已将此问题作为重点研究项目,在换流站址进行直流场强下的污秽实测,确定合理、客观的直流污秽水平,通过实际尺寸试验等深入研究,确保设备具有安全、合理的外绝缘水平,以保障特高压直流安全稳定运行。
国家电网公司首次提出±800千伏、4000安培、 640万千瓦系列特高压直流工程方案。溪洛渡、向家坝和锦屏共采用4回±800千伏特高压直流输电工程送出,每回输送容量为640万千瓦,是规划中电压等级最高,容量最大的直流输电工程。
因输送容量大,电压高造成高端换流变压器体积大,运输重量增加,据厂家概念设计估算,送端高端换流变压器最大重量可达360吨/台。由于送端地区运输条件限制,经过技术经济分析,国家电网公司在金沙江外送特高压直流输电工程站址规划中,将送端3个换流站全部集中在四川宜宾市,既解决大件设备的运输问题,又节省了工程造价,而且有利于特高压换流站的运行维护。