±500 kV超高壓混合式直流斷路器安裝技術(shù)研究

耿淼，周本立，胡文華

±500 kV超高壓混合式直流斷路器安裝技術(shù)研究

耿淼，周本立，胡文華

（安徽送變電工程有限公司，安徽 合肥 230601）

隨著柔性直流輸電技術(shù)的迅速發(fā)展，中國首條匯集和輸送大規(guī)模風(fēng)電、光伏、儲能、抽蓄等多種形態(tài)能源的柔性直流電網(wǎng)——±500 kV張北柔性直流輸電工程正式啟動建設(shè)，柔直技術(shù)的應(yīng)用意味著設(shè)備和電網(wǎng)技術(shù)將大幅度革新?！?00 kV超高壓混合式直流斷路器是柔直電網(wǎng)領(lǐng)域中的全新設(shè)備，具有安裝高度高、安裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝體積大、安裝組件種類多等特點(diǎn)，適用于高電壓、大電流的柔性直流輸電工程。結(jié)合±500 kV康保換流站建設(shè)工程中超高壓直流斷路器安裝過程總結(jié)，重點(diǎn)介紹了經(jīng)過科學(xué)規(guī)劃的設(shè)備安裝技術(shù)，為工程如期順利投運(yùn)和今后柔性直流輸電的大規(guī)模發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

柔性直流；直流斷路器；設(shè)備安裝技術(shù)；MOV避雷器

康保換流站建設(shè)工程共計(jì)安裝4臺超高壓混合式直流斷路器，其中2臺為耦合負(fù)壓混合式，2臺為電力電子混合式。其中電力電子式直流斷路器主塔的組成結(jié)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)移支路、主支路、快速機(jī)械開關(guān)、避雷器4種模塊結(jié)構(gòu)組成，而耦合負(fù)壓式直流斷路器主塔的組成結(jié)構(gòu)主要由緊耦合電抗器、耦合負(fù)壓裝置、MOV避雷器、機(jī)械開關(guān)、100 kV隔離變、閥段模塊6部分組成。

直流斷路器設(shè)備安裝和運(yùn)行對環(huán)境參數(shù)的要求極為嚴(yán)苛，控制安裝環(huán)境是直流斷路器安裝工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。且該類型設(shè)備目前中國尚無可借鑒施工的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)備安裝體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精細(xì)化程度高、安裝環(huán)境及安裝質(zhì)量要求苛刻，施工難度極大。因此對于直流斷路器安裝過程中環(huán)境控制、方案選擇、安裝方式等規(guī)劃就變得尤為重要，結(jié)合±500 kV康保換流站直流斷路器的施工過程，重點(diǎn)介紹了設(shè)備安裝過程中對安裝環(huán)境和質(zhì)量的管控，通過采用在現(xiàn)場設(shè)置設(shè)備風(fēng)淋區(qū)、環(huán)境監(jiān)測一體機(jī)系統(tǒng)、三維建模技術(shù)、選用安裝專用爬梯和特種吊裝工具等手段，為現(xiàn)場直流斷路器的安裝解決了實(shí)際問題，提高了施工工藝水平，展現(xiàn)了新設(shè)備的安裝施工亮點(diǎn)，在現(xiàn)場取得了良好的應(yīng)用效果。

1 安裝環(huán)境控制

在閥廳人員出入口設(shè)置1個(gè)除塵過渡間，除塵過渡間內(nèi)設(shè)置出入登記臺、閘機(jī)、辦公桌、排椅、衣柜、鞋柜、液晶顯示器等設(shè)備，入門設(shè)置門簾和鞋膜機(jī)，用于阻止外界風(fēng)沙進(jìn)入，出口設(shè)置風(fēng)淋間，可以清除進(jìn)入閥廳施工人員身上的攜帶的灰塵。

人員通過風(fēng)淋除塵間進(jìn)入閥廳，設(shè)備也通過使用設(shè)備風(fēng)淋間進(jìn)行運(yùn)輸轉(zhuǎn)移。在閥廳外側(cè)入口處設(shè)置專用拆箱區(qū)。設(shè)備開箱后需通過外部擦拭、清潔防護(hù)塑料薄膜并經(jīng)專用設(shè)備風(fēng)淋間的風(fēng)淋除塵方式，保證轉(zhuǎn)移到閥廳設(shè)備的潔凈無塵。

設(shè)置直流斷路器設(shè)備安裝環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和空氣顆粒物含量檢測裝置，可對閥廳安裝全過程實(shí)時(shí)監(jiān)控、記錄，同時(shí)監(jiān)測安裝環(huán)境空氣顆粒物含量情況，確保安裝環(huán)境時(shí)時(shí)達(dá)標(biāo)。

2 三維建模技術(shù)指導(dǎo)安裝

電力電子式直流斷路器主塔的組成結(jié)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)移支路、主支路、快速機(jī)械開關(guān)、避雷器4種模塊結(jié)構(gòu)組成，其中主支路模塊位于閥塔鋼盤上單層設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)移支路、快速機(jī)械開關(guān)、避雷器模塊等10個(gè)模塊在鋼盤以上5層布置?？焖贆C(jī)械開關(guān)、避雷器位于閥塔兩側(cè)，轉(zhuǎn)移支路靠近避雷器，轉(zhuǎn)移支路10個(gè)模塊首尾分別與避雷器10個(gè)模塊兩端電氣連接，主支路單層結(jié)構(gòu)位于轉(zhuǎn)移支路和快速機(jī)械開關(guān)之間。直流斷路器主塔結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 直流斷路器主塔結(jié)構(gòu)示意圖

直流斷路器安裝專用爬梯使用效果圖如圖2所示。由于直流斷路器每個(gè)結(jié)構(gòu)模塊下方支柱絕緣子安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其縱、橫向水平高度差小于2 mm，水平中心距誤差小于2 mm。所以，在安裝之前，通過采用三維模擬技術(shù)，模擬出了直流斷路器安裝的全過程和全部件組裝，使安裝過程一目了然，提高了施工效率，避免了因零部件較多導(dǎo)致的錯(cuò)裝、漏裝情況的出現(xiàn)。

圖2 直流斷路器安裝專用爬梯使用效果圖

耦合負(fù)壓式直流斷路器主塔的組成結(jié)構(gòu)主要由緊耦合電抗器、耦合負(fù)壓裝置、MOV避雷器、機(jī)械開關(guān)、100 kV隔離變、閥段模塊6部分組成，直流斷路器設(shè)備安裝從下往上的順序進(jìn)行，從第一層開始，當(dāng)每個(gè)部分全部模塊（MOV避雷器部分、機(jī)械開關(guān)部分、100 kV隔離變部分、閥段模塊部分）安裝完成后方可進(jìn)行下一種類型設(shè)備模塊的安裝。

3 研制直流斷路器安裝專用爬梯

由于直流斷路器主塔整體尺寸為：13 929 mm（長）× 7 350 mm（寬）×15 450 mm（高），總質(zhì)量為120 t，且主塔以鋼盤為分界線，下部由支撐絕緣子及其斜拉、光纖水管及其閥支架組成，總體高度為6.5 m；上部由轉(zhuǎn)移支路、耗能支路、快速開關(guān)塔及主支路部分及其他結(jié)構(gòu)件組成。

爬梯保證了人員攀爬直流斷路器的安全性，減少了平臺車的臺班使用，提高了工作效率，保證了直流斷路器設(shè)備內(nèi)外安裝工作的同步開展，縮短了施工工期，起到了很大的 作用。

4 特殊組件使用專用工裝

直流斷路器在安裝過程中需要進(jìn)行特殊關(guān)鍵設(shè)備的吊裝，為了保障諸如IGBT閥段模塊等關(guān)鍵設(shè)備在吊裝過程中設(shè)備處于平衡狀態(tài)，確保設(shè)備一次就位精準(zhǔn)無誤差，現(xiàn)場投入使用了專用工裝進(jìn)行安裝，同時(shí)設(shè)置了專用吊點(diǎn)，確保了直流斷路器設(shè)備的安裝質(zhì)量。

比如轉(zhuǎn)移支路安裝前，需要使用轉(zhuǎn)移支路吊裝專用工裝，如圖3所示，圖中紅圈為U形環(huán)安裝位置。

轉(zhuǎn)移支路吊裝工裝吊點(diǎn)位置如圖4所示，安裝時(shí)保證1U形環(huán)、2U形環(huán)、3U形環(huán)、4U形環(huán)所在鋼梁靠近變壓器，起吊前先確認(rèn)吊點(diǎn)，如果電容在右側(cè)，吊帶固定于2U形環(huán)、4U形環(huán)、6U形環(huán)、8U形環(huán)；如果在左側(cè)，吊帶固定于1U形環(huán)、3U形環(huán)、5U形環(huán)、7U形環(huán)。

轉(zhuǎn)移支路加上專用吊裝工裝總重4.5 t，可以使用4根 5 t吊帶，并使用U形環(huán)選擇上述吊點(diǎn)，采用頂部預(yù)留8 t行吊進(jìn)行吊裝。

圖3 轉(zhuǎn)移支路專用吊裝工裝圖

圖4 轉(zhuǎn)移支路起吊

5 結(jié)語

近年來，隨著中國柔性直流輸電技術(shù)的發(fā)展，使得中國在柔性直流輸電技術(shù)上多項(xiàng)安裝及調(diào)試技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，目前，多項(xiàng)技術(shù)在世界上尚無相關(guān)類似的安裝施工經(jīng)驗(yàn)，對于柔性直流換流站直流斷路器施工技術(shù)目前仍處于探索、研究時(shí)期，沒有形成一整套典型的施工方法。相信隨著中國柔性直流技術(shù)以及堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，直流斷路器的安裝技術(shù)會更加先進(jìn)、完善，安裝流程也會更加合理，以滿足柔性直流電網(wǎng)全面建設(shè)的要求。

通過本成果在康保換流站閥廳4臺混合式直流斷路器安裝工作的成功應(yīng)用，對柔性直流設(shè)備安裝流程安排、安裝環(huán)境控制、安裝質(zhì)量管控等有重要的指導(dǎo)作用。隨著國家的發(fā)展與進(jìn)步，結(jié)合中國柔性直流電網(wǎng)建設(shè)與研究的深入，相信本成果定會得到進(jìn)一步完善和使廣泛使用。

［1］王艷，肖晉，姚志國，等.一種新型換流閥閥塔現(xiàn)場安裝技術(shù)［J］.新技術(shù)新工藝，2015（11）：22.

［2］劉志杰.特高壓換流站換流閥安裝關(guān)鍵施工工藝研究［J］.科技視界，2019（35）：13-15.

2095－6835（2020）10－0160－02

TM561

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10.15913/j.cnki.kjycx.2020.10.072

耿淼（1994—），男，助理工程師，研究方向?yàn)殡姎夤こ膛c自動化。周本立（1982—），男，高級工工程師，研究方向?yàn)殡娏こ碳夹g(shù)。胡文華（1988—），男，工程師，研究方向?yàn)殡娏こ碳夹g(shù)。

〔編輯：張思楠〕