南方財經(jīng)全媒體記者黃浩博 廣州報道? ? ?11月27日，在南方電網(wǎng)西電東送重點工程——溪洛渡右岸電站送電廣東±500千伏同塔雙回直流輸電工程的受端從西換流站，隨著現(xiàn)場運行人員操作指令發(fā)布，從西換流站交流場的刀閘開關(guān)慢慢合上，電流瞬間從千里之外的西部，源源不斷地奔向東部地區(qū)。標志著我國自主研發(fā)的首臺采用國產(chǎn)有載分接開關(guān)的換流變壓器成功投運。
業(yè)內(nèi)專家指出，這是我國在高端電力裝備研發(fā)方面取得的重大成果，我國在大容量有載分接開關(guān)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了“從無到有，從有到優(yōu)”的跨越式突破，高壓直流輸電系統(tǒng)“變速箱”實現(xiàn)“中國制造”， 對帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級具有重要意義。
(相關(guān)資料圖)
（南方電網(wǎng)±500千伏溪洛渡直流工程從西換流站。南方電網(wǎng)供圖）
我國東西部跨度上千公里，西電東送大都采用長距離、大容量、高電壓的直流工程進行輸電，工程送端和受端站點均要用到重達300多噸的換流變壓器這種樞紐設(shè)備。而換流變壓器有一個關(guān)鍵的部件就是有載分接開關(guān)，它是直流輸電系統(tǒng)調(diào)壓穩(wěn)壓的核心部件，也是一個非常精密的機電設(shè)備。
“換流變壓器有載分接開關(guān)好比汽車的自動‘變速箱’，電壓調(diào)高調(diào)低，負荷調(diào)多調(diào)少，電流調(diào)大調(diào)小，都要通過它的檔位來調(diào)節(jié)。”南方電網(wǎng)超高壓公司生技部副總經(jīng)理馮鶇說。
據(jù)介紹，換流變壓器有載分接開關(guān)有1000多個零部件，切換次數(shù)非常頻繁，一年高達6000余次，一次切換包括9個過程，每次動作涉及到400多個零部件的精密配合，而且每個過程的時序配合為毫秒級，動作過程中涉及到電、熱、力多場耦合作用，這種時序配合的精度堪比機械手表。
“由于可靠性要求極高，制造難度極大，這項技術(shù)一直掌握在外國少數(shù)廠家手里。設(shè)備維修也受限于外國廠家，一旦發(fā)生故障只能更換同型號的進口產(chǎn)品，周期需要三至四個月。”南方電網(wǎng)超高壓公司廣州局副總經(jīng)理汪洋說，“近年，進口的換流變壓器有載分接開關(guān)在運行中暴露出了機械開裂、絕緣劣化等重大問題，嚴重威脅著電網(wǎng)的安全運行。”
為了攻克這一難題，南方電網(wǎng)超高壓公司組建了“產(chǎn)學(xué)研用”攻關(guān)團隊，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)共同開展“大容量換流變壓器用6000kVA有載分接開關(guān)”關(guān)鍵技術(shù)國產(chǎn)化攻關(guān)。
南方電網(wǎng)超高壓公司高級技術(shù)專家鄧軍介紹，針對進口設(shè)備暴露出的絕緣裕度不足、材料選型不合理、電氣設(shè)計不完善等問題，攻關(guān)團隊自主開展精細化建模仿真和真型樣機試驗驗證，逐個攻克難題。
比如在設(shè)備結(jié)構(gòu)、可靠性方面，團隊從超200萬種可能的結(jié)構(gòu)中選出36種，再優(yōu)中選優(yōu)，并規(guī)避國際產(chǎn)權(quán)糾紛，最終選出最簡潔最平衡的有載分接開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)。
核心器件研發(fā)是關(guān)鍵，其中難度極大的就是研發(fā)真空滅弧室，它也是中高電壓電力開關(guān)的核心部件。“研發(fā)之初，我們計劃采用進口真空滅弧室，經(jīng)過深入研究分析，還是決定聯(lián)合國內(nèi)領(lǐng)軍企業(yè)自主研發(fā)真空滅弧室，盡管這條路會很艱難。”鄧軍表示。
經(jīng)過計算、仿真、對比，攻關(guān)團隊開展了3000次性能檢測、37萬次負載切換、160萬次機械壽命、900萬次波紋管疲勞等試驗，最終研發(fā)出了真空滅弧室。
據(jù)了解，經(jīng)過兩年堅持不懈的努力，攻關(guān)團隊突破了設(shè)計、制造、試驗和可靠應(yīng)用一系列關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出了我國首臺額定容量6000kVA、最大電壓6000V、最大額定電流1300A的大容量換流變有載分接開關(guān)，實現(xiàn)了“原材料—組部件—整機”全鏈條的國產(chǎn)制造。
南方電網(wǎng)超高壓公司創(chuàng)新部副總經(jīng)理陳歡表示，“與同類進口的產(chǎn)品相比，國產(chǎn)的換流變壓器有載分接開關(guān)結(jié)構(gòu)更合理、選材更優(yōu)良、指標更優(yōu)異，經(jīng)行業(yè)權(quán)威機構(gòu)鑒定取得國際領(lǐng)先評價，打破了西方企業(yè)的技術(shù)壟斷，不僅實現(xiàn)了國產(chǎn)化，并且達到了性能更優(yōu)。”
據(jù)介紹，國產(chǎn)換流變壓器有載分接開關(guān)大的成功研制，將大幅減少工程建設(shè)投入，僅從設(shè)備成本方面估算，新建一條特高壓直流輸電工程可以節(jié)省費用近4000萬元，對提升西電東送主網(wǎng)架設(shè)備自主可控水平，帶動我國高端電工裝備產(chǎn)業(yè)鏈升級，以及保障我國能源電力供應(yīng)的安全穩(wěn)定具有十分重要的意義。
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