新一代柔性直流換流閥安裝技術的研究與運用

胡文華 周本立 耿 淼

（安徽送變電工程有限公司，安徽 合肥230061）

近幾年可再生能源在電網中占比不斷增高，傳統直流技術無法合理應對新能源入網的需求，好在高壓直流輸電領域的技術突破為我們帶來了新的選項，基于柔性直流輸電技術的新型網絡體系在應對新能源入網的情況下有著得天獨厚的優勢，同時為響應低碳辦冬奧的要求，國家開始建設張北柔性直流工程。

工程包含北京、豐寧、張北、康保四座換流站，其中康保換流站站址位于我國北部極寒多風沙地區，換流閥安裝期間風沙大、氣溫低，而閥廳每天存在大量的換流閥及直流斷路器設備及附件進入閥廳；同時柔直換流站單閥廳24 個換流閥塔在有限空間內緊湊的結構布置和超大超重的安裝單元，都給安裝帶來了極大的挑戰。

本文通過對柔性直流換流閥的安裝方法進行研究與探討，總結出針對直流換流閥的安裝流程以及專用工機具，希望對以后類似電力設備安裝能有所幫助。

1 多元化除塵措施

在閥廳人員出入口設置除塵過渡間，所有人員出入需嚴格登記并更換專用防塵服和軟底鞋，除塵間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，從而保證閥廳內的安裝環境。

對設備進入閥廳也設置專門的除塵通道，在閥廳外側設備通道入口設置設備風淋間，室外設置專用拆箱區，確保設備進入閥廳前與大顆粒污染物有效隔離，設備開箱后再通過外部擦拭、清潔防護塑料薄膜并經設備風淋間的風淋除塵等方式，防止將大顆粒粉塵帶入閥廳內部，保證轉移到閥廳設備的潔凈無塵。

換流閥對安裝條件提出了明確要求。溫度需要保持10～25℃范圍內，相對濕度小于50%，PM2.5 數值24 小時平均應小于50（μg/m3），閥廳空氣潔凈度等級應達到百萬級防塵標準，因此我們在閥廳設置了設備安裝環境一體機監測系統, 通過集成式溫濕度監測探頭和6 個粉塵檢測探頭實時監測記錄閥廳內的溫濕度和粉塵情況，并編制程序根據采集的數據與標準進行對比判斷，發現溫濕度和粉塵度超標時，發出報警信號；安排專人采用洗地機對閥廳地面進行不間斷清潔，加大空調送風量，短時間內將閥廳內空氣排出。

圖1 環境監控一體機現場實際運用展示

2 專用工裝輔助流水線作業

新一代柔直換流閥采用阻尼系統設計，其閥組件是通過伸縮氣缸、阻尼線、絕緣螺桿和萬向節間配合柔性支撐，此支撐方式有效地解決了設備長期運行震動所帶來的安全隱患，同時也增加了設備自身的抗震等級，與剛性連接相比設備的使用壽命大大延長。但是阻尼系統和萬向節配合支撐的結構設計給設備整體的調平精度（誤差±1mm 要求）帶來較大困擾。

為此工程項目團隊通過對其結構的研究，決定先用工裝進行預調平，在通過流水線式緊固阻尼器達到精準調平。底層4個萬向節的安裝調整是一個細致且復雜的工作，需要在底部四根支撐絕緣子對角距、臨間距誤差調整至合適范圍內后進行安裝，安裝時作業人員利用升降車，通過研制的專用調平工具，將四個活動的萬向節安裝至底屏蔽罩內的支柱絕緣子上，并保持四角的四個萬向節對角距、臨間距、水平度誤差滿足設計要求，安裝完成后及時緊固固定螺栓。

將阻尼器本體安裝至換流閥底部，利用專用阻尼線和絕緣螺桿連接至底屏蔽罩內固定點，固定后調節阻尼器及張緊結構，阻尼器的緊固采用多點螺旋式緊固，逐步加大緊固力矩值，調整張力直至符合設計標準。

圖2 阻尼器及張緊結構安裝

3 三維模擬技術模擬安裝過程

由于閥廳布置結構緊湊，在換流閥安裝前，使用三維模擬技術，模擬出一套完善的支撐式柔直換流閥的安裝流程，可以提前識別設備IGBT 關鍵模塊吊裝過程中可能遇到的風險點，進而降低實際吊裝風險；也可以通過三維模擬模擬技術將工序進行細致分解，并通過模型圖的形式在安裝開始前展示出來，便于施工人員理解各工序安裝過程中的關鍵點，保證安裝工作的順利開展。

4 專用吊裝工具和轉運平臺的應用

閥組件安裝單元尺寸為4000*2500*1200，單層重4.8t，共計228 個，如何將大尺寸、超重量的閥組件快速的在閥廳內轉運，安全、精準、高效的安裝于閥塔上。攻關小組針對閥組件自身結構和行車單點吊裝的特點，和廠家共同研制專用轉運平臺和專用工裝，便于將開箱后的閥組件倒運至安裝位置附近進行地面組裝、吊裝等，同時也能夠將4.8t 重的閥段精準就位于指定安裝位置，實現了工廠化精度裝配。專用吊具重1.2t，吊裝重5.2t，使用2 根10 米長5t 吊帶，利用閥廳頂部預留6t 行吊，將閥組件整體吊裝至支撐絕緣子上，同時按圖紙力矩要求緊固螺栓。

5 氣動回路的全程防護

由于新一代柔直換流閥內部電容器在停電檢修時可能因儲存電荷而對人體造成傷害，危險性極高。氣動回路的作用就是在檢修過程中推動接地連桿，使閥段內所有的電容模塊接地，從而保證檢修人員的安全。氣動不會受電磁場干擾，其可靠性比電動信號高的多，人身安全也可以得到更好的保障。但是PVDF 氣動管路沿水管溝布置，容易造成機械損傷，從而導致電容模塊誤接地或檢修時未接地等情況，通過與設計及廠家溝通，將氣動回路設計為沿溝壁布置，全程設置不銹鋼槽盒進行保護，確保其可靠性。

6 結論

交流遠距離輸電損耗較大，長距離輸電不經濟，常規直流輸電送端交流電網必須具有較強的電壓支撐能力，另外常規直流工程送電功率需保持穩定，不能頻繁波動。而柔性直流輸電送受端可與弱交流系統聯系，不受新能源出力波動導致的功率變化，運行方式比較靈活，是解決大規模新能源送出消納問題的全新手段，是國家可再生能源上網與節能減排的重要技術支撐。

柔性直流換流站相較于常規直流換流站技術難度高，換流閥更是換流站的命脈。現階段新型柔性直流換流閥安裝技術的重難點已經查明，相依的應對措施已經實施并取得良好效果。為國家未來對可再生能源進行大規模長距離調配發揮更大作用。