攻克技術(shù)難題 這條能源大通道打出“特”字牌

2020年12月8日，世界首條以輸送新能源為主的能源大通道青豫直流工程順利完成極Ⅱ高端直流系統(tǒng)調(diào)試，系統(tǒng)設(shè)備性能和各項(xiàng)指標(biāo)一切正常。值得一提的是，該站6臺±800千伏高端換流變壓器全部在位于青海省西寧市的國內(nèi)首座特高壓換流變現(xiàn)場組裝基地成功產(chǎn)成。

將特高壓大型高端換流變壓器的全過程組裝和試驗(yàn)全部搬到工程建設(shè)當(dāng)?shù)?、搬上海?500米的高原，國家電網(wǎng)在特高壓工程建設(shè)征程中邁出了開拓創(chuàng)新的一步。這是世界上首次采用現(xiàn)場組裝技術(shù)，在變壓器工廠以外規(guī)?；M裝生產(chǎn)大型換流變，標(biāo)志著我國全面攻克了特高壓換流變現(xiàn)場規(guī)模化組裝技術(shù)和高海拔環(huán)境下的制造工藝控制難題，為青豫直流工程年內(nèi)全面建成投運(yùn)創(chuàng)造了良好條件。

闖創(chuàng)新高地 解決供貨運(yùn)輸難題

青豫直流工程的首端——特高壓青南換流站位于海拔2900米的青海省海南藏族自治州，是目前世界上海拔最高的特高壓換流站。

一般情況下，換流變均需在生產(chǎn)制造廠內(nèi)完成器身組裝和試驗(yàn)后再運(yùn)至換流站，但國內(nèi)換流變制造廠商主要集中在東部地區(qū)，距離青海有兩千多公里的路程。

由于高原空氣稀薄、環(huán)境惡劣，因此對換流站設(shè)備電氣性能有著更高的要求，尤其是核心設(shè)備換流變，高原氣壓低造成換流變散熱困難和外絕緣性能降低等問題，必須設(shè)計(jì)尺寸更大的換流變，超出了鐵路運(yùn)輸?shù)南拗怠?/p>

而通過公路進(jìn)行運(yùn)輸，存在橋梁荷載、收費(fèi)站關(guān)卡等多重限制，為了解決設(shè)備運(yùn)輸?shù)碾y題，國家電網(wǎng)經(jīng)過多方論證和深入研究，決定采用現(xiàn)場組裝技術(shù)，在西寧市組裝換流變，再經(jīng)過短距離公路運(yùn)輸送達(dá)換流站。

“變壓器制造是一項(xiàng)高科技、高精度、高難度的工程，對于裝配場地、設(shè)施設(shè)備、空間環(huán)境等都有著極高的要求。為此，我們將原有的西寧檢修基地改造升級為國內(nèi)首個(gè)特高壓換流變現(xiàn)場組裝廠房，并建設(shè)全國凈空最高、海拔最高的高壓試驗(yàn)大廳，二者連為一體共同組成高海拔特高壓換流變現(xiàn)場組裝試驗(yàn)基地。”國網(wǎng)青海電力設(shè)備部直流處處長董立文介紹。

2018年底，這座集電氣設(shè)備組裝、試驗(yàn)、檢修功能為一體的高海拔特高壓換流變組裝試驗(yàn)基地落成，突破了運(yùn)輸尺寸對換流變設(shè)計(jì)裕度的限制，解決了青南換流站換流變運(yùn)輸供貨難題。

提前開展攻關(guān) 確保設(shè)備性能可靠

開展換流變出廠試驗(yàn)，是保證換流變合格出廠最重要的“體檢”環(huán)節(jié)。國內(nèi)外尚無高海拔換流變出廠試驗(yàn)先例，保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)百分之百準(zhǔn)確、出廠設(shè)備性能可靠，是工程的又一個(gè)技術(shù)難題。

為此，國網(wǎng)青海電力聯(lián)合中國電科院等權(quán)威機(jī)構(gòu)，開展了一系列超高壓、特高壓設(shè)備絕緣性能課題研究和前瞻性技術(shù)攻關(guān)。先后完成高海拔環(huán)境下±800千伏特高壓閥廳空氣凈距試驗(yàn)研究、世界首次高海拔±800千伏特高壓直流閥側(cè)套管空氣間隙放電試驗(yàn)、高海拔地區(qū)兩種電壓等級電流互感器的濕耐受試驗(yàn)等重要試驗(yàn)，為高海拔地區(qū)設(shè)備研究提供了關(guān)鍵依據(jù)。

此外，國網(wǎng)青海電力著力攻克低氣壓等環(huán)境因素對設(shè)備電氣性能影響的難題，研發(fā)應(yīng)用以變頻技術(shù)、諧振技術(shù)等新技術(shù)為主的高原型電源設(shè)備及配套試驗(yàn)裝置，通過對試驗(yàn)大廳空負(fù)載試驗(yàn)系統(tǒng)增容，使其具備更強(qiáng)的高原環(huán)境適應(yīng)性研究能力，從而保障出廠設(shè)備性能可靠。

開發(fā)新工藝形成系統(tǒng)技術(shù)方案

首次在工廠外，并且是高海拔地區(qū)生產(chǎn)前所未有的高原型換流變，是一項(xiàng)嚴(yán)峻的技術(shù)考驗(yàn)。

為檢驗(yàn)特高壓換流變現(xiàn)場組裝基地的各項(xiàng)功能，確保換流變組裝順暢無阻，2019年，國網(wǎng)公司協(xié)調(diào)換流變制造廠家專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)提前入駐基地，組裝青南換流站2臺750千伏交流變壓器。最終，組裝工作順利完成，基地通過了實(shí)戰(zhàn)化考核。

今年年初，青南換流站±800千伏換流變開始組裝。

換流變制造廠家天威秦變公司總工程師李紅軍介紹：“由于高原氣壓低，換流變絕緣件浸油速度慢，要花平原地區(qū)幾倍的時(shí)間。為此，我們開發(fā)了靜放期間加壓浸油新工藝，通過特殊的加壓手段提升靜放浸油速度，保證工期和質(zhì)量。同時(shí)，我們持續(xù)強(qiáng)化關(guān)鍵工藝保障措施，在器身干燥、真空注油、熱油循環(huán)、靜放等環(huán)節(jié)全方面加強(qiáng)管控，讓工藝處理更可靠?！?/p>

2020年8月，在現(xiàn)場組裝基地內(nèi)，首臺±800千伏換流變整套出廠試驗(yàn)順利完成。試驗(yàn)解決了溫升控制、外絕緣修正、準(zhǔn)許局部放電量嚴(yán)苛等難題，形成系統(tǒng)的高海拔特高壓換流變出組裝試驗(yàn)技術(shù)。

目前，青南換流站6臺±800千伏高端換流變已完成組裝并通過出廠試驗(yàn)，為今后高海拔地區(qū)規(guī)?；M裝特高壓換流變積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，也為將來偏遠(yuǎn)地區(qū)利用特高壓實(shí)現(xiàn)電能外送提供了全新的解決方案。