新一代柔性直流換流閥安裝技術的研究與運用

胡文華 周本立 耿 淼

（安徽送變電工程有限公司，安徽 合肥230061）

近幾年可再生能源在電網(wǎng)中占比不斷增高，傳統(tǒng)直流技術無法合理應對新能源入網(wǎng)的需求，好在高壓直流輸電領域的技術突破為我們帶來了新的選項，基于柔性直流輸電技術的新型網(wǎng)絡體系在應對新能源入網(wǎng)的情況下有著得天獨厚的優(yōu)勢，同時為響應低碳辦冬奧的要求，國家開始建設張北柔性直流工程。

工程包含北京、豐寧、張北、康保四座換流站，其中康保換流站站址位于我國北部極寒多風沙地區(qū)，換流閥安裝期間風沙大、氣溫低，而閥廳每天存在大量的換流閥及直流斷路器設備及附件進入閥廳；同時柔直換流站單閥廳24 個換流閥塔在有限空間內(nèi)緊湊的結構布置和超大超重的安裝單元，都給安裝帶來了極大的挑戰(zhàn)。

本文通過對柔性直流換流閥的安裝方法進行研究與探討，總結出針對直流換流閥的安裝流程以及專用工機具，希望對以后類似電力設備安裝能有所幫助。

1 多元化除塵措施

在閥廳人員出入口設置除塵過渡間，所有人員出入需嚴格登記并更換專用防塵服和軟底鞋，除塵間入門設置門簾和鞋膜機用于阻止外界風沙進入，出口設置風淋間，可以清除進入閥廳施工人員身上的攜帶的灰塵，從而保證閥廳內(nèi)的安裝環(huán)境。

對設備進入閥廳也設置專門的除塵通道，在閥廳外側設備通道入口設置設備風淋間，室外設置專用拆箱區(qū)，確保設備進入閥廳前與大顆粒污染物有效隔離，設備開箱后再通過外部擦拭、清潔防護塑料薄膜并經(jīng)設備風淋間的風淋除塵等方式，防止將大顆粒粉塵帶入閥廳內(nèi)部，保證轉(zhuǎn)移到閥廳設備的潔凈無塵。

換流閥對安裝條件提出了明確要求。溫度需要保持10～25℃范圍內(nèi)，相對濕度小于50%，PM2.5 數(shù)值24 小時平均應小于50（μg/m3），閥廳空氣潔凈度等級應達到百萬級防塵標準，因此我們在閥廳設置了設備安裝環(huán)境一體機監(jiān)測系統(tǒng), 通過集成式溫濕度監(jiān)測探頭和6 個粉塵檢測探頭實時監(jiān)測記錄閥廳內(nèi)的溫濕度和粉塵情況，并編制程序根據(jù)采集的數(shù)據(jù)與標準進行對比判斷，發(fā)現(xiàn)溫濕度和粉塵度超標時，發(fā)出報警信號；安排專人采用洗地機對閥廳地面進行不間斷清潔，加大空調(diào)送風量，短時間內(nèi)將閥廳內(nèi)空氣排出。

圖1 環(huán)境監(jiān)控一體機現(xiàn)場實際運用展示

2 專用工裝輔助流水線作業(yè)

新一代柔直換流閥采用阻尼系統(tǒng)設計，其閥組件是通過伸縮氣缸、阻尼線、絕緣螺桿和萬向節(jié)間配合柔性支撐，此支撐方式有效地解決了設備長期運行震動所帶來的安全隱患，同時也增加了設備自身的抗震等級，與剛性連接相比設備的使用壽命大大延長。但是阻尼系統(tǒng)和萬向節(jié)配合支撐的結構設計給設備整體的調(diào)平精度（誤差±1mm 要求）帶來較大困擾。

為此工程項目團隊通過對其結構的研究，決定先用工裝進行預調(diào)平，在通過流水線式緊固阻尼器達到精準調(diào)平。底層4個萬向節(jié)的安裝調(diào)整是一個細致且復雜的工作，需要在底部四根支撐絕緣子對角距、臨間距誤差調(diào)整至合適范圍內(nèi)后進行安裝，安裝時作業(yè)人員利用升降車，通過研制的專用調(diào)平工具，將四個活動的萬向節(jié)安裝至底屏蔽罩內(nèi)的支柱絕緣子上，并保持四角的四個萬向節(jié)對角距、臨間距、水平度誤差滿足設計要求，安裝完成后及時緊固固定螺栓。

將阻尼器本體安裝至換流閥底部，利用專用阻尼線和絕緣螺桿連接至底屏蔽罩內(nèi)固定點，固定后調(diào)節(jié)阻尼器及張緊結構，阻尼器的緊固采用多點螺旋式緊固，逐步加大緊固力矩值，調(diào)整張力直至符合設計標準。

圖2 阻尼器及張緊結構安裝

3 三維模擬技術模擬安裝過程

由于閥廳布置結構緊湊，在換流閥安裝前，使用三維模擬技術，模擬出一套完善的支撐式柔直換流閥的安裝流程，可以提前識別設備IGBT 關鍵模塊吊裝過程中可能遇到的風險點，進而降低實際吊裝風險；也可以通過三維模擬模擬技術將工序進行細致分解，并通過模型圖的形式在安裝開始前展示出來，便于施工人員理解各工序安裝過程中的關鍵點，保證安裝工作的順利開展。

4 專用吊裝工具和轉(zhuǎn)運平臺的應用

閥組件安裝單元尺寸為4000*2500*1200，單層重4.8t，共計228 個，如何將大尺寸、超重量的閥組件快速的在閥廳內(nèi)轉(zhuǎn)運，安全、精準、高效的安裝于閥塔上。攻關小組針對閥組件自身結構和行車單點吊裝的特點，和廠家共同研制專用轉(zhuǎn)運平臺和專用工裝，便于將開箱后的閥組件倒運至安裝位置附近進行地面組裝、吊裝等，同時也能夠?qū)?.8t 重的閥段精準就位于指定安裝位置，實現(xiàn)了工廠化精度裝配。專用吊具重1.2t，吊裝重5.2t，使用2 根10 米長5t 吊帶，利用閥廳頂部預留6t 行吊，將閥組件整體吊裝至支撐絕緣子上，同時按圖紙力矩要求緊固螺栓。

5 氣動回路的全程防護

由于新一代柔直換流閥內(nèi)部電容器在停電檢修時可能因儲存電荷而對人體造成傷害，危險性極高。氣動回路的作用就是在檢修過程中推動接地連桿，使閥段內(nèi)所有的電容模塊接地，從而保證檢修人員的安全。氣動不會受電磁場干擾，其可靠性比電動信號高的多，人身安全也可以得到更好的保障。但是PVDF 氣動管路沿水管溝布置，容易造成機械損傷，從而導致電容模塊誤接地或檢修時未接地等情況，通過與設計及廠家溝通，將氣動回路設計為沿溝壁布置，全程設置不銹鋼槽盒進行保護，確保其可靠性。

6 結論

交流遠距離輸電損耗較大，長距離輸電不經(jīng)濟，常規(guī)直流輸電送端交流電網(wǎng)必須具有較強的電壓支撐能力，另外常規(guī)直流工程送電功率需保持穩(wěn)定，不能頻繁波動。而柔性直流輸電送受端可與弱交流系統(tǒng)聯(lián)系，不受新能源出力波動導致的功率變化，運行方式比較靈活，是解決大規(guī)模新能源送出消納問題的全新手段，是國家可再生能源上網(wǎng)與節(jié)能減排的重要技術支撐。

柔性直流換流站相較于常規(guī)直流換流站技術難度高，換流閥更是換流站的命脈?，F(xiàn)階段新型柔性直流換流閥安裝技術的重難點已經(jīng)查明，相依的應對措施已經(jīng)實施并取得良好效果。為國家未來對可再生能源進行大規(guī)模長距離調(diào)配發(fā)揮更大作用。