十年磨一剑!走进±800kV特高压换流阀研发团队

北极星输配电网 来源:全球能源互联网研究院 2017/6/20 16:30:56 我要投稿

所属频道: 输配电工程 关键词:特高压 特高压换流阀 换流阀核心技术

北极星输配电网讯:±800kV特高压直流输电技术是当今世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远的先进输电技术，也是实现我国“西电东送”大规模电力输送的最主要技术手段。换流阀是实现电能交直流转换的核心装备，是直流工程的“心脏”，其核心技术却一直被跨国公司垄断。导致我国从90年代初开始建设的直流工程，因换流阀核心技术被跨国公司垄断，而被迫连换流站的地砖草皮都要从外方购买。这种早年间到换流站参观的经历深深烙印在团队带头人汤广福副院长的心里。

特高压换流阀科研团队

1、想建设直流输电工程，就必须啃下“直流换流阀”这块硬骨头

在立项之初，世界上只有±600kV及以下直流输电工程，±800kV特高压直流工程尚处于前期论证阶段。为摆脱对国外技术的依赖，满足国家经济建设快速发展的需求，研发团队在国家及国家电网公司的支持下，确定了研发中国人自己的“特高压换流阀”的目标，并向电力电子半控技术的制高点发起了冲锋。

2004年，刚启动直流换流阀技术研究时，团队带头人就敏锐地认识到试验技术是换流阀研发的首要核心。但研究之初就面临着没有有价值的参考资料等难题，由于试验技术属于电力电子领域的核心技术，国际上有关论文都没有涉及此类实验室的具体技术介绍，只能看到ABB公司7页纸的宣传报道，没有任何具体电路。大功率电力电子设备试验的关键技术有哪些?突破口在哪里?——这是一条在中国还没有人走过的充满荆棘和险阻的道路，但又是一条必须有人去探索的路。

经过近六年勤奋刻苦攻关，2000多个日日夜夜，无数次的论证和试验，实验室从无到有，打破了ABB、西门子等跨国公司的技术垄断，大功率电力电子装置试验方法及其成套试验装备完全由我国自主设计、研制、施工和调试。2008年12月，超/特高压直流输电换流阀成套绝缘型式试验装置建设完成。2009年12月，宁东至山东±660千伏直流输电工程的第一个换流阀组件完成所有的运行型式试验，标志着功能最齐全、规模最大、参数最高的国际一流电力电子实验室已全面建成投运。国家电网公司成为世界第三家、国内第一家同时具备高压大功率串联晶闸管阀和直流换流阀成套试验能力的单位，并首次在欧洲以外的地方承担直流工程换流阀的运行型式试验任务，为我国直流工程建设提供坚强的技术支撑。近六年间，该实验室已为锦苏、哈郑、溪洛渡、灵绍等近十项特高压直流输电工程提供了型式试验服务，累计节约试验经费数亿元。

特高压换流阀科研团队1

继2009年12月完成试验能力建设后，2010年6月又一重大科研成果诞生——世界首台±800千伏特高压直流换流阀研制成功，在DNV˙GL(KEMA)的见证下顺利完成全部型式试验。2012年12月，项目开发的A5000型±800kV特高压换流阀，成功应用于世界首条±800kV/7200MW锦屏-苏南特高压直流工程，投运当年即实现苏州地区首次全年无限电。换流阀性能表现堪称完美，部分性能优于跨国公司同类产品。

2、话只是轻轻带过，但是其中艰辛却不为人知

2009年12月到2010年3月，基于前期研究开始了第一代样机的研制工作，出于知识产权保密的考虑，研发人员在不见天日的地下室连续工作了几个月。

特高压换流阀科研团队3

张升，特高压换流阀结构设计的“大拿”。在换流阀组装前的准备阶段，为确保组装成功，他加班加点每天回到家都已是深夜十一点多，刚八个月大的女儿早已经熟睡，早上七点又要上班，女儿还未醒来。在换流阀组装时，他一直待在现场带领指导大家组装换流阀，解决问题。试验阶段，他更是吃住在现场，忘我的工作。脚扭伤了，肿的老高也没有休息一分钟，“得赶紧做完啊，我这儿不要紧。”他朴实的回应同伴的问候。

周建辉，在水管吊装的过程中亲自上阵，在20余米的高空连续作业，精神高度紧张。时至六月下旬，在烈日炙烤下的实验室内温度最高时超过了40度，为了提高工作效率，每次上高空时几乎不喝水。在吊装的关键时刻，他三天四夜，每天睡眠不足六小时，却依然苛刻认真，追求完美。“在上面的时候由于精神高度集中觉得还很安全，但是现在在地上反而觉得晃晃悠悠。”刚从高空下来的周博如此表述此刻的身体感受。

王华锋，负责晶闸管级的研发和例行试验设备开发。在吊装的最后几天，他凌晨四点回到住处，仅仅三个小时后，就又回到了工作现场，“王工，你流鼻血了。”一旁的同事提醒他，“再回去休息一会吧。”王工走出试验大厅，冲洗了一会儿就又回到了现场。

高冲，特高压换流阀试验能力建设的核心成员。从2005年开始到运行试验能力建设成功，已经记不得放弃了多少节假日，记不得多少次加班到凌晨，甚至连自己的生日都记不得。

2010年，在世界首个±800千伏特高压直流换流阀研制最后冲刺的几个月里，单位里每天第一批出现在现场的总是换流阀研发团队，加快推进进度，解决问题，充满着干劲儿，像不知疲倦的陀螺。相比国外整个研制试验的过程被缩短了数倍，为工程化应用赢得了宝贵的时间。在样机吊装的关键时刻，全体成员连续数日坚守在现场直到凌晨两三点，为的只是加快自主创新的步伐，早日摆脱跨国公司的“洋拐杖”。

特高压换流阀科研团队4

通过三年多集中攻关，从原始样机，到二代、三代样机，从单组件加载到整体阀塔，从一次结构选型到二次抗扰设计、从多物理场数值分析到成套电气设计……样机的更新升级和研究试验的深入同步进行，换流阀设计技术取得了重大突破，在多物理场综合调控、晶闸管串联宽频均衡、强电磁环境触发与保护、多应力等效试验等方面取得了系列创新，研制出我国乃至世界首个具有自主知识产权的±800千伏特高压直流换流阀，并实现了100%的国产化。使我国成为世界第三家完全掌握特高压直流换流阀核心技术，同时具备独立设计、制造、试验、调试成套能力的国家。它不仅带动我国电力装备制造业发展，摆脱了洋拐杖，还为整个产业链注入一针“强心剂”。

特高压换流阀科研团队5

团队研制的±800kV特高压直流换流阀，已在锦屏-苏南、哈密南-郑州等4项特高压直流工程中成功投运，在建的上海庙-临沂等3项特高压直流工程即将使用，综合技术指标国际领先。2016年10月，一举中标巴西美丽山二期工程，开启了我国特高压直流换流阀的首次国际应用。截止目前，新签合同额50亿元，相关工程累计送电超过2000亿千瓦时，产生经济效益1400亿元，减排二氧化碳1.8亿吨。作为“大气治理规划”、“一带一路”以及“全球能源互联网”的重要实践工具，特高压直流换流阀还将在更大范围发挥其绿色传输的能量。

特高压换流阀科研团队5

雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。科研从来就没有终点，创新的脚步从来只有向前，为保持中国在直流输电领域的持续国际领先地位，让世界直流领域始终有中国的强音，研发团队还在继续马不停蹄地攻克更高电压等级、更大输送容量的直流核心装备的研发，给中国乃至世界带来绿色发展的希望。