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| ±800kV特高壓直流輸電換流閥研制及應用 |
| 來源：科技日報 作者：王彥 劉陽 時間：2015/3/26 |
我國煤炭資源近80%集中在西部、北部地區，而約75%的煤電裝機分布在東中部，大規模、遠距離向東中部輸煤在運、儲環節會造成嚴重的大氣污染。特高壓直流輸電正是滿足我國超大容量、超遠距離輸電，實施西電東送戰略的重大技術，能有效解決清潔能源并網，減少大氣污染，帶動基建、電力裝備等產業聯動，是保增長、調結構、促消費、治霧霾的重要舉措。
特高壓換流閥作為特高壓直流輸電的核心裝備，是交直流電能轉換的核心單元，多組換流閥按照程序觸發可實現換流器電壓、電流及功率的控制與調節。本項目屬于電氣工程科學領域，涉及電力電子、電力系統、輸配電工程、自動控制等十多個專業，技術難度巨大。立項前只有±600kV及以下直流輸電工程，核心技術被三大跨國公司壟斷，±800kV特高壓直流工程尚處于前期論證階段。
項目依托科技支撐計劃、國家973課題、北京市以及國家電網公司等十余個重大科研項目，中電普瑞電力工程有限公司（以下簡稱“普瑞工程公司”）歷時十年產學研聯合攻關，解決了理論研究和研發手段開發、設備研制、試驗方法研究、標準規范制訂、工程實施及推廣應用等系列關鍵問題，打破了跨國公司四十多年的技術壟斷，特高壓換流閥核心參數達到世界領先水平。
項目創新點 普瑞工程公司主研成功世界首個±800kV/4750A特高壓換流閥。項目在寬頻建模及分布參數提取、非線性組件協調配合、多物理場建模及數值分析、晶閘管規模化成組電氣均衡設計、智能化觸發監控以及多源復合試驗技術等方面取得了系列自主創新成果。項目成果主要技術指標居世界第一：額定電流5000A，過負荷電流6000A，耐受故障電流60kA。2010年8月15日，國家能源局主持的成果鑒定認為“±800kV/4750A特高壓直流換流閥產品總體技術性能達到國際先進水平，核心部件整體技術指標處于國際領先地位”。當年普瑞工程公司自主知識產權換流閥裝備被正式命名為A5000型換流閥。經過近5年工程歷練和技術迭代，2015年3月11日，由中國電機工程學會主持的“±800kV/5000A特高壓直流換流閥關鍵技術研究、產品研制及工程應用”技術成果鑒定會上，以周孝信等六位院士組成的15人鑒定委員會一致認為：“±800kV/5000A特高壓直流換流閥關鍵技術研究、產品研制及工程應用的研究成果，打破了跨國公司的技術壟斷，全面提升了我國直流輸電換流閥自主設計和研發水平，研發出具有完全自主知識產權的高可靠性特高壓大容量直流換流閥，其綜合技術水平國際領先。”
1.解決了晶閘管規模化成組電氣均衡、高電位分布熱源冷卻、多點懸吊大型閥塔結構抗震等難題，首次研制了混合復用無局放一體化電阻、分體式飽和電抗器和環保阻燃絕緣槽梁等系列關鍵零部件。
2.提出了換流閥分布參數提取方法和強非線性數值仿真方法，建立了換流閥多物理場模型和電磁暫態仿真模型，解決了換流閥寬頻暫穩態應力精確數學解析難題。
3.提出了多級高電位復合取能和保護閥值自適應調節方法，構建了雙冗余控制系統架構，實現了強電磁干擾下多信息量測控與故障診斷，首次實現了換相失敗的智能化預測，研制了智能化換流閥觸發監控系統。
4.提出多源復合運行試驗方法和分頻復用網絡絕緣試驗方法，解決了高電壓、大電流及強熱場聯合作用下的換流閥微秒級開通和關斷應力等效的難題，研制了國內首個特高壓換流閥成套型式試驗裝置，改變了漂洋過海試驗的歷史。
5.自主研制的換流閥在世界首個7200MW錦屏—蘇南、首個8000MW哈密南—鄭州±800kV直流工程中應用，制訂了換流閥主設備、工程設計、試驗、調試及運維規程和規范。
項目受理專利285項，其中授權發明專利69項（含國際6項），發表論文52篇，制訂國家標準5項，國家電網公司企業標準1項。
工程應用及效益 歷時10年，普瑞工程公司完成了特高壓換流閥基礎理論、關鍵技術、設備研制、試驗方法和技術標準等研究工作，掌握了特高壓換流閥的核心技術，實現了自主化特高壓換流閥技術的工程應用及推廣。
項目研究成果投入市場后，成功應用于世界首個7200MW錦屏—蘇南和8000MW哈密南—鄭州、溪洛渡—浙西直流工程，正在8000MW靈州—紹興直流工程中推廣。
2012年7月12日，A5000型換流閥一次性無故障通過系統試驗，實現“零”異常報文，在錦屏—蘇南特高壓直流輸電工程中正式投運，實現年輸電容量630億千瓦時。兩年來，自主知識產權換流閥運行狀態良好，與一同投運的其他技術路線比較，是唯一未發生非計劃事故停運的產品，投運當年即解決了蘇州十年來限電的困局，每年可減少煙塵、二氧化硫排放30多萬噸。
哈密南—鄭州特高壓直流工程已于2014年1月成功投運，成為連接西部邊疆與中原地區的“電力絲綢之路”，促進了我國能源基地的開發利用，緩解了中東部地區的缺電局面。溪洛渡—浙西特高壓直流工程也順利于2014年7月雙極投運。它是連接我國西南水電基地和東部負荷中心的能源大通道，建成后每年可向浙江地區輸送清潔水電約400億千瓦時，相當于節省標煤1228萬噸，減排二氧化碳超過3400萬噸，是國家實施“西電東送”戰略的重點工程。
憑借出色的產品性能與工程實施能力，2014年12月，普瑞工程公司成功中標靈州—紹興±800kV特高壓直流輸電工程靈州站全部換流閥及閥控、水冷系統設備供貨。以高端裝備工程推廣應用落實國務院大氣污染防治行動計劃，促進西電東送，優化電網結構，提高供電安全可靠。
此外，依托本項目成果“特高壓換流閥成套型式試驗能力”，首次在歐洲大陸以外完成直流換流閥型式試驗，復合運行試驗裝置最高電壓80kV、最大電流7500A，直流耐壓試驗裝置最高電壓2400kV。已先后為三滬Ⅱ回，±660kV寧東至山東，以及±800kV錦屏—蘇南、哈密南—鄭州、溪洛渡—浙西等8項重大直流工程換流閥提供了型式試驗服務，包含了國內外全部4種技術路線，結束了我國直流換流閥“國內組裝，國外試驗”的歷史，提高了工程建設效率，縮短了建設周期，節約了數億的外匯支出。
普瑞工程公司研發的自主知識產權A5000型特高壓換流閥產品因突出的技術和成本優勢，在國內市場的占有率正穩步提高，四年來累計實現銷售收入近20億元。隨著西電東送、全國聯網的全面實施，特高壓換流閥有著更加廣闊的市場應用前景。
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| 責任編輯：myadmin |
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