±500 kV超高壓混合式直流斷路器安裝技術研究

耿淼，周本立，胡文華

±500 kV超高壓混合式直流斷路器安裝技術研究

耿淼，周本立，胡文華

（安徽送變電工程有限公司，安徽 合肥 230601）

隨著柔性直流輸電技術的迅速發展，中國首條匯集和輸送大規模風電、光伏、儲能、抽蓄等多種形態能源的柔性直流電網——±500 kV張北柔性直流輸電工程正式啟動建設，柔直技術的應用意味著設備和電網技術將大幅度革新。±500 kV超高壓混合式直流斷路器是柔直電網領域中的全新設備，具有安裝高度高、安裝結構復雜、安裝體積大、安裝組件種類多等特點，適用于高電壓、大電流的柔性直流輸電工程。結合±500 kV康保換流站建設工程中超高壓直流斷路器安裝過程總結，重點介紹了經過科學規劃的設備安裝技術，為工程如期順利投運和今后柔性直流輸電的大規模發展打下了堅實的基礎。

柔性直流；直流斷路器；設備安裝技術；MOV避雷器

康保換流站建設工程共計安裝4臺超高壓混合式直流斷路器，其中2臺為耦合負壓混合式，2臺為電力電子混合式。其中電力電子式直流斷路器主塔的組成結構主要由轉移支路、主支路、快速機械開關、避雷器4種模塊結構組成，而耦合負壓式直流斷路器主塔的組成結構主要由緊耦合電抗器、耦合負壓裝置、MOV避雷器、機械開關、100 kV隔離變、閥段模塊6部分組成。

直流斷路器設備安裝和運行對環境參數的要求極為嚴苛，控制安裝環境是直流斷路器安裝工作的重點和難點之一。且該類型設備目前中國尚無可借鑒施工的經驗，設備安裝體積大、結構復雜、精細化程度高、安裝環境及安裝質量要求苛刻，施工難度極大。因此對于直流斷路器安裝過程中環境控制、方案選擇、安裝方式等規劃就變得尤為重要，結合±500 kV康保換流站直流斷路器的施工過程，重點介紹了設備安裝過程中對安裝環境和質量的管控，通過采用在現場設置設備風淋區、環境監測一體機系統、三維建模技術、選用安裝專用爬梯和特種吊裝工具等手段，為現場直流斷路器的安裝解決了實際問題，提高了施工工藝水平，展現了新設備的安裝施工亮點，在現場取得了良好的應用效果。

1 安裝環境控制

在閥廳人員出入口設置1個除塵過渡間，除塵過渡間內設置出入登記臺、閘機、辦公桌、排椅、衣柜、鞋柜、液晶顯示器等設備，入門設置門簾和鞋膜機，用于阻止外界風沙進入，出口設置風淋間，可以清除進入閥廳施工人員身上的攜帶的灰塵。

人員通過風淋除塵間進入閥廳，設備也通過使用設備風淋間進行運輸轉移。在閥廳外側入口處設置專用拆箱區。設備開箱后需通過外部擦拭、清潔防護塑料薄膜并經專用設備風淋間的風淋除塵方式，保證轉移到閥廳設備的潔凈無塵。

設置直流斷路器設備安裝環境監測系統和空氣顆粒物含量檢測裝置，可對閥廳安裝全過程實時監控、記錄，同時監測安裝環境空氣顆粒物含量情況，確保安裝環境時時達標。

2 三維建模技術指導安裝

電力電子式直流斷路器主塔的組成結構主要由轉移支路、主支路、快速機械開關、避雷器4種模塊結構組成，其中主支路模塊位于閥塔鋼盤上單層設計，轉移支路、快速機械開關、避雷器模塊等10個模塊在鋼盤以上5層布置。快速機械開關、避雷器位于閥塔兩側，轉移支路靠近避雷器，轉移支路10個模塊首尾分別與避雷器10個模塊兩端電氣連接，主支路單層結構位于轉移支路和快速機械開關之間。直流斷路器主塔結構示意圖如圖1所示。

圖1 直流斷路器主塔結構示意圖

直流斷路器安裝專用爬梯使用效果圖如圖2所示。由于直流斷路器每個結構模塊下方支柱絕緣子安裝時應嚴格控制其縱、橫向水平高度差小于2 mm，水平中心距誤差小于2 mm。所以，在安裝之前，通過采用三維模擬技術，模擬出了直流斷路器安裝的全過程和全部件組裝，使安裝過程一目了然，提高了施工效率，避免了因零部件較多導致的錯裝、漏裝情況的出現。

圖2 直流斷路器安裝專用爬梯使用效果圖

耦合負壓式直流斷路器主塔的組成結構主要由緊耦合電抗器、耦合負壓裝置、MOV避雷器、機械開關、100 kV隔離變、閥段模塊6部分組成，直流斷路器設備安裝從下往上的順序進行，從第一層開始，當每個部分全部模塊（MOV避雷器部分、機械開關部分、100 kV隔離變部分、閥段模塊部分）安裝完成后方可進行下一種類型設備模塊的安裝。

3 研制直流斷路器安裝專用爬梯

由于直流斷路器主塔整體尺寸為：13 929 mm（長）× 7 350 mm（寬）×15 450 mm（高），總質量為120 t，且主塔以鋼盤為分界線，下部由支撐絕緣子及其斜拉、光纖水管及其閥支架組成，總體高度為6.5 m；上部由轉移支路、耗能支路、快速開關塔及主支路部分及其他結構件組成。

爬梯保證了人員攀爬直流斷路器的安全性，減少了平臺車的臺班使用，提高了工作效率，保證了直流斷路器設備內外安裝工作的同步開展，縮短了施工工期，起到了很大的 作用。

4 特殊組件使用專用工裝

直流斷路器在安裝過程中需要進行特殊關鍵設備的吊裝，為了保障諸如IGBT閥段模塊等關鍵設備在吊裝過程中設備處于平衡狀態，確保設備一次就位精準無誤差，現場投入使用了專用工裝進行安裝，同時設置了專用吊點，確保了直流斷路器設備的安裝質量。

比如轉移支路安裝前，需要使用轉移支路吊裝專用工裝，如圖3所示，圖中紅圈為U形環安裝位置。

轉移支路吊裝工裝吊點位置如圖4所示，安裝時保證1U形環、2U形環、3U形環、4U形環所在鋼梁靠近變壓器，起吊前先確認吊點，如果電容在右側，吊帶固定于2U形環、4U形環、6U形環、8U形環；如果在左側，吊帶固定于1U形環、3U形環、5U形環、7U形環。

轉移支路加上專用吊裝工裝總重4.5 t，可以使用4根 5 t吊帶，并使用U形環選擇上述吊點，采用頂部預留8 t行吊進行吊裝。

圖3 轉移支路專用吊裝工裝圖

圖4 轉移支路起吊

5 結語

近年來，隨著中國柔性直流輸電技術的發展，使得中國在柔性直流輸電技術上多項安裝及調試技術處于世界領先水平，目前，多項技術在世界上尚無相關類似的安裝施工經驗，對于柔性直流換流站直流斷路器施工技術目前仍處于探索、研究時期，沒有形成一整套典型的施工方法。相信隨著中國柔性直流技術以及堅強智能電網的快速發展，直流斷路器的安裝技術會更加先進、完善，安裝流程也會更加合理，以滿足柔性直流電網全面建設的要求。

通過本成果在康保換流站閥廳4臺混合式直流斷路器安裝工作的成功應用，對柔性直流設備安裝流程安排、安裝環境控制、安裝質量管控等有重要的指導作用。隨著國家的發展與進步，結合中國柔性直流電網建設與研究的深入，相信本成果定會得到進一步完善和使廣泛使用。

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2095－6835（2020）10－0160－02

TM561

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.10.072

耿淼（1994—），男，助理工程師，研究方向為電氣工程與自動化。周本立（1982—），男，高級工工程師，研究方向為電力工程技術。胡文華（1988—），男，工程師，研究方向為電力工程技術。

〔編輯：張思楠〕