世界上電壓等級最高、容量最大的換流閥，按照1∶6的比例制作成模型后，依然是個(gè)“大家伙”。而實(shí)際應(yīng)用于世界上首個(gè)±1100千伏特高壓直流輸電工程昌吉—古泉特高壓直流輸電工程的換流閥，更是龐然大物——高14米，長7.2米，寬4.2米，重量超過10噸。
來來往往的人群感到新奇。他們有的點(diǎn)開換流閥模型前面的屏幕，了解換流閥的組成部分、工作原理、工程應(yīng)用等；有的通過多媒體觸摸屏觀賞壯美的特高壓工程的宣傳片。
換流閥由南瑞集團(tuán)自主研發(fā)。作為直流換流閥項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，張翔在此次展覽中擔(dān)任講解員。“這個(gè)換流閥模型完整地呈現(xiàn)了一個(gè)懸吊式閥塔，包括頂層蔽罩、6個(gè)閥層、底層蔽罩及其他附件……”
就在一個(gè)月前，昌吉—古泉特高壓直流輸電工程已經(jīng)順利完成雙極低端系統(tǒng)調(diào)試。張翔懷著激動(dòng)之情向人們描繪著這一歷史性時(shí)刻，而當(dāng)初研發(fā)的艱辛和不易也浮現(xiàn)在他眼前。
昌吉—古泉特高壓輸電工程是當(dāng)今世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠(yuǎn)的直流輸電工程，也是技術(shù)難度最大的工程。“作為特高壓直流工程的主要設(shè)備供應(yīng)商，南瑞集團(tuán)有底氣挑戰(zhàn)艱巨的任務(wù)。”該集團(tuán)繼電保護(hù)專家李海英說。
電壓等級從±800千伏提升到±1100千伏，給特高壓直流輸電核心設(shè)備——換流閥提出了更高的技術(shù)要求。“我們面臨的首要問題是如何提高換流閥的外絕緣耐壓能力。閥廳尺寸不會(huì)大幅增加，需要從換流閥的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)入手，全面研究換流閥內(nèi)外電場，并設(shè)計(jì)可靠的試驗(yàn)手段，對優(yōu)化后的換流閥外絕緣進(jìn)行驗(yàn)證。”研發(fā)負(fù)責(zé)人方太勛說。
項(xiàng)目組研發(fā)團(tuán)隊(duì)認(rèn)真分析了換流閥內(nèi)大到屏蔽罩小到螺栓的電場分布，從曲率半徑、弧度、長度、高度等多個(gè)維度優(yōu)化相關(guān)部件的結(jié)構(gòu)。最終，團(tuán)隊(duì)確定了換流閥結(jié)構(gòu)，最大電場強(qiáng)度比原先降低了25%。
為了更接近實(shí)際工況，研發(fā)人員設(shè)計(jì)了一種用于驗(yàn)證外絕緣強(qiáng)度的閥塔，設(shè)計(jì)、采購了超過10種試驗(yàn)設(shè)備，用近兩個(gè)月時(shí)間完成3大項(xiàng)19小項(xiàng)絕緣型式試驗(yàn)和4項(xiàng)研發(fā)試驗(yàn)。
試驗(yàn)結(jié)果表明，新的換流閥結(jié)構(gòu)完全滿足工程使用要求，并且保證安全。
閥電抗器是換流閥內(nèi)部的重要元器件，起到抑制電流上升速率過快、保護(hù)晶閘管的關(guān)鍵作用。直流電壓等級大幅提高后，閥電抗器內(nèi)部的鐵芯溫度也會(huì)升高。閥電抗器鐵芯如何散熱，是項(xiàng)目組遇到的又一個(gè)關(guān)鍵問題。
項(xiàng)目組優(yōu)化了閥電抗器的結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了一種內(nèi)部鐵芯精確測溫的方法。負(fù)責(zé)研發(fā)的孫健和同事們找到了光纖作為測溫材料，能有效隔離高電壓，抗干擾性強(qiáng)，能準(zhǔn)確測量電抗器鐵芯溫度。測溫結(jié)果表明結(jié)構(gòu)優(yōu)化對散熱效果影響很明顯，滿足了使用要求。
問題一個(gè)個(gè)迎刃而解。在昌吉—古泉特高壓直流輸電工程雙極低端系統(tǒng)調(diào)試中，換流閥運(yùn)行穩(wěn)定，額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)各項(xiàng)參數(shù)都滿足設(shè)計(jì)要求。南瑞集團(tuán)換流閥又一次經(jīng)受住了考驗(yàn)。
“正是這樣務(wù)實(shí)、求精的工作態(tài)度換來了今天我們看到的這個(gè)模型。”張翔說。對參觀者來說，這個(gè)模型體現(xiàn)著改革開放40年來我國裝備制造水平的提升。而對張翔和他的團(tuán)隊(duì)來說，這還代表著他們兢兢業(yè)業(yè)勇攀技術(shù)高峰的努力。
昌吉—古泉特高壓直流輸電工程是國家“西電東送”戰(zhàn)略重點(diǎn)工程。能夠?yàn)檫@個(gè)工程貢獻(xiàn)自己的一份力量，張翔感到很幸運(yùn)。他說，南瑞集團(tuán)將繼續(xù)開展特高壓核心技術(shù)研發(fā)，持續(xù)提升自主創(chuàng)新能力，為推動(dòng)電力科技進(jìn)步和能源變革轉(zhuǎn)型，服務(wù)和支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展作出積極貢獻(xiàn)。