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特高壓直流輸電核心設備——換流閥

2018-12-25

  世界上電壓等級最高、容量最大的換流閥,按照1∶6的比例制作成模型后,依然是個“大家伙”。而實際應用于世界上首個±1100千伏特高壓直流輸電工程昌吉—古泉特高壓直流輸電工程的換流閥,更是龐然大物——高14米,長7.2米,寬4.2米,重量超過10噸。

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  來來往往的人群感到新奇。他們有的點開換流閥模型前面的屏幕,了解換流閥的組成部分、工作原理、工程應用等;有的通過多媒體觸摸屏觀賞壯美的特高壓工程的宣傳片。

  換流閥由南瑞集團自主研發(fā)。作為直流換流閥項目團隊負責人,張翔在此次展覽中擔任講解員?!斑@個換流閥模型完整地呈現(xiàn)了一個懸吊式閥塔,包括頂層蔽罩、6個閥層、底層蔽罩及其他附件……”

  就在一個月前,昌吉—古泉特高壓直流輸電工程已經順利完成雙極低端系統(tǒng)調試。張翔懷著激動之情向人們描繪著這一歷史性時刻,而當初研發(fā)的艱辛和不易也浮現(xiàn)在他眼前。

  昌吉—古泉特高壓輸電工程是當今世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠的直流輸電工程,也是技術難度最大的工程?!白鳛樘馗邏褐绷鞴こ痰闹饕O備供應商,南瑞集團有底氣挑戰(zhàn)艱巨的任務。”該集團繼電保護專家李海英說。

  電壓等級從±800千伏提升到±1100千伏,給特高壓直流輸電核心設備——換流閥提出了更高的技術要求?!拔覀兠媾R的首要問題是如何提高換流閥的外絕緣耐壓能力。閥廳尺寸不會大幅增加,需要從換流閥的結構優(yōu)化設計入手,全面研究換流閥內外電場,并設計可靠的試驗手段,對優(yōu)化后的換流閥外絕緣進行驗證?!毖邪l(fā)負責人方太勛說。

  項目組研發(fā)團隊認真分析了換流閥內大到屏蔽罩小到螺栓的電場分布,從曲率半徑、弧度、長度、高度等多個維度優(yōu)化相關部件的結構。最終,團隊確定了換流閥結構,最大電場強度比原先降低了25%。

  為了更接近實際工況,研發(fā)人員設計了一種用于驗證外絕緣強度的閥塔,設計、采購了超過10種試驗設備,用近兩個月時間完成3大項19小項絕緣型式試驗和4項研發(fā)試驗。

  試驗結果表明,新的換流閥結構完全滿足工程使用要求,并且保證安全。

  閥電抗器是換流閥內部的重要元器件,起到抑制電流上升速率過快、保護晶閘管的關鍵作用。直流電壓等級大幅提高后,閥電抗器內部的鐵芯溫度也會升高。閥電抗器鐵芯如何散熱,是項目組遇到的又一個關鍵問題。

  項目組優(yōu)化了閥電抗器的結構,并設計了一種內部鐵芯精確測溫的方法。負責研發(fā)的孫健和同事們找到了光纖作為測溫材料,能有效隔離高電壓,抗干擾性強,能準確測量電抗器鐵芯溫度。測溫結果表明結構優(yōu)化對散熱效果影響很明顯,滿足了使用要求。

  問題一個個迎刃而解。在昌吉—古泉特高壓直流輸電工程雙極低端系統(tǒng)調試中,換流閥運行穩(wěn)定,額定負荷運行時各項參數(shù)都滿足設計要求。南瑞集團換流閥又一次經受住了考驗。

  “正是這樣務實、求精的工作態(tài)度換來了今天我們看到的這個模型。”張翔說。對參觀者來說,這個模型體現(xiàn)著改革開放40年來我國裝備制造水平的提升。而對張翔和他的團隊來說,這還代表著他們兢兢業(yè)業(yè)勇攀技術高峰的努力。

  昌吉—古泉特高壓直流輸電工程是國家“西電東送”戰(zhàn)略重點工程。能夠為這個工程貢獻自己的一份力量,張翔感到很幸運。他說,南瑞集團將繼續(xù)開展特高壓核心技術研發(fā),持續(xù)提升自主創(chuàng)新能力,為推動電力科技進步和能源變革轉型,服務和支撐經濟社會發(fā)展作出積極貢獻。


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