宋承志 邱劍鋒

摘 要：本文通過±1100kV換流變壓器的初期設(shè)計方案研究及該項目ABB公司的設(shè)計培訓(xùn)、生產(chǎn)過程的經(jīng)驗總結(jié)，分析產(chǎn)品在設(shè)計過程的結(jié)構(gòu)難點和重要的關(guān)注要點，以實際的質(zhì)量管控過程提煉有針對性的質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：±1100kV；換流變壓器；質(zhì)量管控

一、項目簡介

±1100kV特高壓直流輸電技術(shù)是一個全新的電壓等級，也是目前世界輸電技術(shù)的最高點，新疆電網(wǎng)以750kV交流電壓等級和西北電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，若實現(xiàn)交直流并行輸電，網(wǎng)側(cè)電壓采用750kV，閥側(cè)電壓達到±1100kV。此產(chǎn)品依托國家電網(wǎng)公司準東送出±1100kV特高壓直流輸電工程開發(fā)研制。

±1100kV直流系統(tǒng)擬采用每極雙十二脈動換流器“550kV+550kV”串聯(lián)的接線方案，如圖1所示。額定直流電流：4750A?？紤]投入備用冷卻設(shè)備后、在當?shù)刈罡攮h(huán)境溫度下，直流系統(tǒng)的最大電流達到5000A。主回路考慮直流系統(tǒng)雙極運行方式，1100kV直流額定輸送功率10450MW。

圖1 “550kV+550kV”換流器接線方案

換流變壓器電氣接線與每個12 脈動閥組相連的有6臺換流變壓器，圖1中的 “換流變HY” 和“換流變LY”各3臺，換流變壓器的閥側(cè)繞組采用星形連接，“換流變HD” 和“換流變LD”各3臺，閥側(cè)繞組采用三角形連接。從高壓端到低壓端換流變壓器閥側(cè)繞組連接方式依次為星形接線-三角形接線-星形接線-三角形接線。

二、技術(shù)介紹

昌吉-古泉±1100項目（簡稱CG1100）是ABB公司與特變電工沈陽合作生產(chǎn)，全球首臺±1100kV變壓器將在今年完成研發(fā)及生產(chǎn)，項目輸送容量為12GW，電壓等級分布和絕緣水平較以往的±800kV項目有相應(yīng)的提升，發(fā)送端變壓器單機容量為607.5MVA與10GW項目（509.4MVA）相比有一個較大的提升；直流各級電壓由±200、±400、±600、±800提升至±275、±550、±825、±1100，我公司與ABB合作生產(chǎn)高端（HVDC）±825、±1100產(chǎn)品，絕緣水平的提升決定產(chǎn)品主距和閥引線的結(jié)構(gòu)上有了較大的調(diào)整。整體結(jié)構(gòu)同10GW項目類似，產(chǎn)品器身采用兩柱結(jié)構(gòu)（兩主柱兩旁柱），有載開關(guān)內(nèi)置，冷卻方式為強油導(dǎo)向風(fēng)冷（ODAF）。

（一）產(chǎn)品技術(shù)特點

1、節(jié)能、環(huán)保、高效。

目前，我國電力電壓等級最高的直流輸電項目為±800kV特高壓直流輸變電工程，但新疆能源基地距離中東部用電負荷中心超過2400公里，若采用±800kV特高壓直流輸電技術(shù)，電力外送損耗可能超過10%，因此，±1100kV直流輸電技術(shù)，是我國實現(xiàn)遠距離大容量輸電的重大戰(zhàn)略舉措，更加節(jié)能、環(huán)保、高效。

2、傳輸容量大，建設(shè)成本降低。

±1100kV直流輸電與±800kV直流輸電、兩個±500kV直流輸電比較：

1）輸送容量大幅提升。

2）占地面積小。

3）輸電線路造價低，輸電用電纜與±800kV相近，比±800kV總體輸送容量高，比兩個±500kV輸電線路造價少一半。

（二）技術(shù)難點及解決方案

1、±1100kV換流變壓器運輸

由于電壓等級和容量的雙重提升，運輸已經(jīng)成為首要解決的大問題。經(jīng)初步計算，，需考慮解體運輸。這將會帶來現(xiàn)場搭建臨時廠房、設(shè)干燥爐、以及現(xiàn)場組裝、現(xiàn)場試驗等一系列問題。因此最終確定原材料組部件從ABB公司分散運輸?shù)缴蜃児?，在沈變公司完成線圈制作后，以運輸桶方式運至新疆±1100kV廠房，進行后續(xù)絕緣、器身裝配及總裝配試驗。

2、絕緣問題

絕緣問題存在兩大難點。閥側(cè)電壓±1100kV換流變壓器主絕緣結(jié)構(gòu)和網(wǎng)側(cè)電壓750kV端部出線結(jié)構(gòu)以及±1100 kV閥側(cè)出線絕緣。

±1100kV換流變壓器除了要經(jīng)受住長期工作電壓、短時感應(yīng)試驗電壓（ACSD）、長時感應(yīng)試驗電壓（ACLD）、長時交流外施耐壓、操作沖擊試驗、雷電沖擊試驗等的考驗外，還要經(jīng)受直流兩小時的直流耐壓和近四小時的極性反轉(zhuǎn)試驗。線圈間和端部絕緣結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計非常關(guān)鍵，利用電場分析程序計算在各種絕緣試驗情況下的各油隙、絕緣紙板及電極表面場強，我們將通過合理選擇主、縱絕緣裕度，布置角環(huán)位置、數(shù)目及選擇合適的角環(huán)圓角值來保證其絕緣可靠性，全面分析沿電力線各油隙的電場分布以及沿絕緣紙板的爬電強度，通過優(yōu)化絕緣結(jié)構(gòu)消除整個絕緣系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)。

3、試驗裝備及能力

試驗大廳的接地系統(tǒng)和屏蔽系統(tǒng)按照±1100 kV換流變壓器的水平進行設(shè)計和建設(shè)，由于±1100 kV換流變壓器閥側(cè)電壓較高，當時對試驗系統(tǒng)在原有的基礎(chǔ)上進行了全面的升級建設(shè)。其主要設(shè)備的相關(guān)技術(shù)參數(shù)全部是特變電工自行提出與制造廠家共同研制和制造的，這些設(shè)備的電壓等級多為國內(nèi)或世界同行電壓等級最高的。進行±1100 kV換流變壓器的試驗，還需對試驗大廳和試驗系統(tǒng)進行全面的升級。

（三）行業(yè)技術(shù)水平

對于±800kV級換流變壓器，世界范圍內(nèi)只有中國應(yīng)用。已經(jīng)運行的三條線路為中國南方電網(wǎng)公司的云廣直流輸電工程、中國國家電網(wǎng)公司的向上直流輸電工程、錦屏直流輸電工程，正在建設(shè)的中國南方電網(wǎng)公司的糯扎渡直流輸電工程、中國國家電網(wǎng)公司的哈密直流輸電工程、溪洛渡直流工程等。以上產(chǎn)品的國外生產(chǎn)廠家主要有德國Siemens、瑞典ABB，國內(nèi)生產(chǎn)廠家有特變電工股份有限公司、西電西變、保定天威保變公司等。

而對于±1100kV級換流變壓器無論是在國外還是在國內(nèi)，都是第一次制造，缺乏成熟的經(jīng)驗。必須解決一系列關(guān)鍵問題：高電壓絕緣及局放問題；750kV網(wǎng)側(cè)中性點有載開關(guān)問題；試驗技術(shù)等。還要考慮換流變壓器的漏磁通、諧波及溫升的控制；直流偏磁及噪聲控制；抗短路性能和機械強度以及運輸問題。對于以上問題，高電壓絕緣以及運輸問題尤其具有挑戰(zhàn)性。特變電工將不遺余力地開發(fā)研制。

（四）質(zhì)量管控措施

針對±1100kV換流變的難點及以往換流變的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)，專項編制質(zhì)量計劃，從工序開工先決條件檢查、材料驗收、關(guān)鍵工序檢查、工序完工交檢及完工小結(jié)，分別以停止點（H點）、現(xiàn)場見證點（W點）進行管控，絕不允許越點情況發(fā)生。在自檢互檢檢查合格的情況下，交由專檢檢查，專檢合格的產(chǎn)品首臺±1100和±825產(chǎn)品再由ABB專家檢查，最后對關(guān)鍵工序進行廠內(nèi)鑒定。發(fā)現(xiàn)問題要做到事事有人負責、分析、整改、落實、跟蹤，有效預(yù)防問題的重復(fù)發(fā)生，保證產(chǎn)品質(zhì)量、保證一次試驗合格。

1.在沈變操作檢查記錄的基礎(chǔ)上，參照ABB的±1100kV換流變檢查卡內(nèi)容和圖紙信息，形成各工序?qū)ｍ椷^程操作檢查記錄37份，在總工程師審批后下發(fā)執(zhí)行。

2.編制專用檢查用合格證（紅色標簽），在材料驗收以及各工序檢查結(jié)果的統(tǒng)一標識。

3.針對下發(fā)的昌吉項目ABB公司學(xué)習(xí)資料，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及相關(guān)注意事項進行培訓(xùn)、學(xué)習(xí)，分析對比與以往產(chǎn)品的不同，并針對不同及特殊要求有針對性檢查準備。

4.昌吉-古泉項目所有檢驗人員均統(tǒng)一進行設(shè)計、工藝培訓(xùn)并通過考試，獲得上崗資格證書。

5.硅鋼片、鋼板和電磁線三大主材，以專項檢驗標準要求進行驗收和理化試驗，對電磁線實現(xiàn)全過程的核電式監(jiān)造管控，并動態(tài)調(diào)整質(zhì)量計劃中監(jiān)造見證點，并將供方現(xiàn)場環(huán)境按線圈車間清潔度標準進行檢查管控，每批每規(guī)格進行理化性能試驗，保證電磁線生產(chǎn)過程質(zhì)量可控；對鋼板實行每批性能測試；對硅鋼片實行供方生產(chǎn)現(xiàn)場取樣理化性能試驗，試驗合格后發(fā)貨等一系列措施。

三、結(jié)論

該項目將成為我國及世界特高壓直流電網(wǎng)建設(shè)的最高電壓等級項目，將大力推動特高壓直流項目的國產(chǎn)化進程，成為未來特高壓直流輸電工程用電力設(shè)備設(shè)計制造的領(lǐng)先水平。為國家實施“西電東送”、“南北互供”、“全國聯(lián)網(wǎng)”、“疆電外送”能源優(yōu)化配置戰(zhàn)略提供國產(chǎn)裝備保障。該項目的研究成果及±1100kV換流變壓器成功開發(fā)將為建設(shè)全國性輸電網(wǎng)絡(luò)提供有力保障，實現(xiàn)更大范圍的資源優(yōu)化配置，極大地緩解中國目前的能源輸送壓力，保障國民經(jīng)濟持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。進一步提升國際競爭力，將為我國電網(wǎng)和裝備制造業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。

（作者單位：1.21068219850312501X；2.362502198512202651）