換流變壓器國(guó)產(chǎn)化方案研究

[摘要]文章在調(diào)研當(dāng)前國(guó)內(nèi)換流變壓器制造廠技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和試驗(yàn)?zāi)芰Φ葒?guó)產(chǎn)化現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)換流變壓器國(guó)產(chǎn)化關(guān)鍵難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行分析，并提出國(guó)產(chǎn)化方案建議。

[關(guān)鍵詞]換流變壓器；高壓直流輸電；國(guó)產(chǎn)化

[作者簡(jiǎn)介]王彥峰，廣東省電力設(shè)計(jì)研究院工程師，研究方向：變電站設(shè)計(jì)，廣東廣州，510000

[中圖分類號(hào)]TM41[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1007—7723(2009)05-0171-0002

一、引言

換流變壓器是高壓直流輸電工程換流站內(nèi)最重要的設(shè)備之一，它處在交流電與直流電相互變換的核心位置，與換流閥一起實(shí)現(xiàn)交流電與直流電之間的相互轉(zhuǎn)換。換流變制造技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備費(fèi)用昂貴。在保證工程安全、可靠的前提下，推進(jìn)換流變壓器國(guó)產(chǎn)化可以降低工程造價(jià)，擺脫對(duì)外方技術(shù)的依賴，是發(fā)展我國(guó)民族工業(yè)、提高國(guó)內(nèi)制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新的重要手段。本文在調(diào)研當(dāng)前國(guó)內(nèi)換流變壓器制造廠技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和試驗(yàn)?zāi)芰Φ葒?guó)產(chǎn)化現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)換流變壓器國(guó)產(chǎn)化難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行分析，并提出初步建議。

二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析

目前大容量高壓直流輸電工程基本采用單相雙繞組換流變，背靠背換流站及早期容量較小直流輸電工程采用單相三繞組換流變。國(guó)外廠家中ABB、SIEMENS、AREVA等均有供貨業(yè)績(jī)。國(guó)內(nèi)的直流輸電工程基本采用ABB、SIEMENS技術(shù)。通過聯(lián)合設(shè)計(jì)、技術(shù)引進(jìn)、消化吸收、自主創(chuàng)新等方式，國(guó)內(nèi)廠家中特變電工沈陽變壓器集團(tuán)有限公司(下文簡(jiǎn)稱沈變)、西安西電變壓器有限責(zé)任公司(下文簡(jiǎn)稱西變)、保定天威保變電氣股份有限公司(下文簡(jiǎn)稱保變)等廠家已作為換流變壓器主要供貨商參與到各個(gè)直流工程中。

沈變、西變公司在三常、三廣、三滬、貴廣一回等±500kV直流輸電工程中，通過外方提供圖紙、自主制造的方式，承擔(dān)了部分換流變壓器的制造任務(wù)。在貴廣二回±500kV直流輸電工程中，保變公司也參與進(jìn)來，與沈變、西變公司一起同西門子公司合作，采用聯(lián)合設(shè)計(jì)、自主制造的方式，承擔(dān)了22臺(tái)換流變(總共28臺(tái))的制造任務(wù)，逐步掌握了±500kV換流變壓器設(shè)計(jì)、制造的核心技術(shù)，為完全自主化打下了基礎(chǔ)。

目前，沈變、西變、保變?nèi)夜揪邆淞俗灾髟O(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)?zāi)芰?，并分別在呼和浩特一遼寧、德陽一寶雞、葛洲壩一上海綜合改造等±500kV直流輸電工程中提供了自主設(shè)計(jì)、制造的500kV換流變壓器。重慶ABB通過母公司的技術(shù)轉(zhuǎn)讓，也具備了自主設(shè)計(jì)、制造500kV換流變壓器的能力，并中標(biāo)德寶工程德陽換流站14臺(tái)換流變。

沈變、西變、保變公司參與了云南一廣東、向家壩一上?！?00kV特高壓直流輸電工程建設(shè)，其中云廣工程800kV(高端Y／Y接)、600kV(高端Y，△接)換流變壓器由外方提供圖紙，國(guó)內(nèi)自主制造外，400kV、200kV低端換流變壓器全部為國(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)、自主制造的。向上工程所有換流變由外方(ABB)提供圖紙，國(guó)內(nèi)自主制造。通過云廣、向上兩工程的技術(shù)轉(zhuǎn)讓和消化吸收，國(guó)內(nèi)廠家積累了±800kV、±600kV高端換流變壓器制造經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)、制造能力均將有所提高。

沈變、西變、保變公司均已具備±800kV及以下電壓等級(jí)換流變壓器的試驗(yàn)?zāi)芰Γ貞cABB新試驗(yàn)大廳今年建成，屆時(shí)也將具備±800kV及以下電壓等級(jí)換流變壓器的試驗(yàn)?zāi)芰?。各廠家±800kV級(jí)換流變?cè)囼?yàn)條件尚待云廣±800kV換流變?cè)囼?yàn)的檢驗(yàn)。

沈變公司現(xiàn)有換流變壓器年生產(chǎn)能力達(dá)36～48臺(tái)，新廠區(qū)預(yù)計(jì)2009年年中投產(chǎn)，將新增年生產(chǎn)能力72～84臺(tái)；西變公司西安工廠換流變年生產(chǎn)能力36臺(tái)，常州西變年生產(chǎn)能力36臺(tái)；保變公司現(xiàn)有換流變生產(chǎn)能力達(dá)36臺(tái)，2011年可達(dá)到72臺(tái)／年。

國(guó)內(nèi)廠家在國(guó)內(nèi)直流工程中的供貨業(yè)績(jī)。

三、國(guó)產(chǎn)化關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)分析

(一)高端換流變壓器

通過云廣、向上及將來的錦屏一蘇南三個(gè)等±800kV特高壓工程的鍛煉，各廠家將積累高端換流變壓器制造經(jīng)驗(yàn)。隨著技術(shù)轉(zhuǎn)讓和消化吸收，各廠家自主設(shè)計(jì)制造能力均有所提高。目前，高端換流變壓器國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)在于：

(1)高端換流變絕緣水平高，在滿足設(shè)備運(yùn)輸尺寸前提下，主、縱絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大；

(2)換流變調(diào)壓開關(guān)絕緣、散熱要求高，試驗(yàn)中存在極性選擇開關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生放電，導(dǎo)致油中乙炔含量升高的現(xiàn)象；

(3)國(guó)內(nèi)廠家自主設(shè)計(jì)和制造能力還有待驗(yàn)證。

(二)±500kV及以下等級(jí)換流變壓器

沈變、西變、保變和重慶ABB已經(jīng)具備了±500kV及以下電壓等級(jí)換流變壓器自主設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)?zāi)芰?，不存在技術(shù)上不能克服的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)。

(三)原材料及部分關(guān)鍵元件的采購受到制約

國(guó)內(nèi)廠家制造能力有所提高，但考慮到直流輸電工程的不斷增多，換流變壓器供貨期較為集中，部分原材料及配套附件供應(yīng)趨緊，可能對(duì)按期供貨造成制約。

目前換流變閥側(cè)套管和閥側(cè)出線裝置主要依賴進(jìn)口，閥側(cè)套管制造廠主要為德國(guó)HSP和瑞典ABB，閥側(cè)出線裝置制造廠主要為瑞士魏德曼和ABB。由于全球訂單特別是直流訂單的增長(zhǎng)，廠家產(chǎn)能飽和，交貨周期較長(zhǎng)，采購價(jià)格和采購周期都受到制約。另外，進(jìn)口高牌號(hào)硅鋼片和變壓器油的供應(yīng)也趨于緊張。

四、國(guó)產(chǎn)化應(yīng)對(duì)措施盡管600kV、800kV高端換流變?cè)趪?guó)內(nèi)尚未開始制造，但是通過云廣、向上以及將來的錦屏一蘇南三個(gè)直流輸電工程，國(guó)內(nèi)三大變壓器廠均有機(jī)會(huì)參與高端變的制造。在新工程中，應(yīng)積極總結(jié)國(guó)產(chǎn)化經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)采用中外技術(shù)合作方式，并適當(dāng)提高國(guó)產(chǎn)化比例。對(duì)于較緊缺的換流變壓器原材料及配套附件，國(guó)內(nèi)廠家應(yīng)及早同現(xiàn)有的主要供貨商協(xié)商；在可能的情況下，國(guó)內(nèi)廠家可在世界范圍內(nèi)積極尋找新的分包供貨商。如在呼遼±500kV直流輸電工程中，換流變所有Y／A接及前四臺(tái)Y／Y接出線裝置采用自主設(shè)計(jì)、制造，其余繼續(xù)采用瑞士威德曼產(chǎn)品；±500kV閥側(cè)套管由新供應(yīng)商莫斯科電瓷廠提供。以上單個(gè)配件已通過相關(guān)試驗(yàn)，換流變于2009年4月份可具備試驗(yàn)條件，屆時(shí)即可完成對(duì)新供貨商的考核。

五、國(guó)產(chǎn)化方案建議

國(guó)內(nèi)廠家已經(jīng)具備了士500kV及以下電壓等級(jí)換流變壓器自主設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)?zāi)芰?，不存在技術(shù)上不能克服的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)；在背靠背換流站、±500kV換流站及±800 kv換流站低端可采用國(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)、制造的換流變壓器。

±800 kV直流輸電工程高端換流變可在以往工程基礎(chǔ)上適當(dāng)提高國(guó)產(chǎn)化比例，國(guó)內(nèi)制造廠可以在自主創(chuàng)新方針指導(dǎo)下，通過聯(lián)合設(shè)計(jì)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓等多種方式，堅(jiān)持自主研發(fā)和積極消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的策略，使自己的研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造能力得到提升，在核心技術(shù)領(lǐng)域取得突破，直至全國(guó)產(chǎn)化。