攻克技术难题 这条能源大通道打出“特”字牌

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  12月8日,世界首条以输送新能源为主的能源大通道青豫直流工程顺利完成极Ⅱ高端直流系统调试,系统设备性能和各项指标一切正常。值得一提的是,该站6台±800千伏高端换流变压器全部在位于青海省西宁市的国内首座特高压换流变现场组装基地成功产成。

  将特高压大型高端换流变压器的全过程组装和试验全部搬到工程建设当地、搬上海拔2500米的高原,国家电网在特高压工程建设征程中迈出了开拓创新的一步。这是世界上首次采用现场组装技术,在变压器工厂以外规模化组装生产大型换流变,标志着我国全面攻克了特高压换流变现场规模化组装技术和高海拔环境下的制造工艺控制难题,为青豫直流工程年内全面建成投运创造了良好条件。

  闯创新高地 解决供货运输难题

  青豫直流工程的首端——特高压青南换流站位于海拔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压换流站。

  一般情况下,换流变均需在生产制造厂内完成器身组装和试验后再运至换流站,但国内换流变制造厂商主要集中在东部地区,距离青海有两千多公里的路程。

  由于高原空气稀薄、环境恶劣,因此对换流站设备电气性能有着更高的要求,尤其是核心设备换流变,高原气压低造成换流变散热困难和外绝缘性能降低等问题,必须设计尺寸更大的换流变,超出了铁路运输的限值。

  而通过公路进行运输,存在桥梁荷载、收费站关卡等多重限制,为了解决设备运输的难题,国家电网经过多方论证和深入研究,决定采用现场组装技术,在西宁市组装换流变,再经过短距离公路运输送达换流站。

  “变压器制造是一项高科技、高精度、高难度的工程,对于装配场地、设施设备、空间环境等都有着极高的要求。为此,我们将原有的西宁检修基地改造升级为国内首个特高压换流变现场组装厂房,并建设全国净空最高、海拔最高的高压试验大厅,二者连为一体共同组成高海拔特高压换流变现场组装试验基地。”国网青海电力设备部直流处处长董立文介绍。

  2018年底,这座集电气设备组装、试验、检修功能为一体的高海拔特高压换流变组装试验基地落成,突破了运输尺寸对换流变设计裕度的限制,解决了青南换流站换流变运输供货难题。

  提前开展攻关 确保设备性能可靠

  开展换流变出厂试验,是保证换流变合格出厂最重要的“体检”环节。国内外尚无高海拔换流变出厂试验先例,保证试验数据百分之百准确、出厂设备性能可靠,是工程的又一个技术难题。

  为此,国网青海电力联合中国电科院等权威机构,开展了一系列超高压、特高压设备绝缘性能课题研究和前瞻性技术攻关。先后完成高海拔环境下±800千伏特高压阀厅空气净距试验研究、世界首次高海拔±800千伏特高压直流阀侧套管空气间隙放电试验、高海拔地区两种电压等级电流互感器的湿耐受试验等重要试验,为高海拔地区设备研究提供了关键依据。

  此外,国网青海电力着力攻克低气压等环境因素对设备电气性能影响的难题,研发应用以变频技术、谐振技术等新技术为主的高原型电源设备及配套试验装置,通过对试验大厅空负载试验系统增容,使其具备更强的高原环境适应性研究能力,从而保障出厂设备性能可靠。

  开发新工艺?形成系统技术方案

  首次在工厂外,并且是高海拔地区生产前所未有的高原型换流变,是一项严峻的技术考验。

  为检验特高压换流变现场组装基地的各项功能,确保换流变组装顺畅无阻,2019年,国网公司协调换流变制造厂家专业技术团队提前入驻基地,组装青南换流站2台750千伏交流变压器。最终,组装工作顺利完成,基地通过了实战化考核。

  今年年初,青南换流站±800千伏换流变开始组装。

  换流变制造厂家天威秦变公司总工程师李红军介绍:“由于高原气压低,换流变绝缘件浸油速度慢,要花平原地区几倍的时间。为此,我们开发了静放期间加压浸油新工艺,通过特殊的加压手段提升静放浸油速度,保证工期和质量。同时,我们持续强化关键工艺保障措施,在器身干燥、真空注油、热油循环、静放等环节全方面加强管控,让工艺处理更可靠。”

  今年8月,在现场组装基地内,首台±800千伏换流变整套出厂试验顺利完成。试验解决了温升控制、外绝缘修正、准许局部放电量严苛等难题,形成系统的高海拔特高压换流变出组装试验技术。

  目前,青南换流站6台±800千伏高端换流变已完成组装并通过出厂试验,为今后高海拔地区规模化组装特高压换流变积累了宝贵经验,也为将来偏远地区利用特高压实现电能外送提供了全新的解决方案。

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