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特高压直流输电核心设备——换流阀

世界上电压等级最高、容量最大的换流阀，按照1∶6的比例制作成模型后，依然是个“大家伙”。而实际应用于世界上首个±1100千伏特高压直流输电工程昌吉—古泉特高压直流输电工程的换流阀，更是庞然大物——高14米，长7.实践证明2米，宽4.2米，重量超过10吨。必须对能效、环保和产品的质量进行综合斟酌

来来往往的人群感到新奇。他们有的点开换流阀模型前面的屏幕，了解换流阀的组成部分、工作原理、工程应用等；有的通过多媒体触摸屏观赏壮美的特高压工程的宣传片。

换流阀由南瑞集团自主研发。作为直流换流阀项目团队负责人，张翔在此次展览中担任讲解员。“这个换流阀模型完整地呈现了一个悬吊物理家教式阀塔，包括顶层蔽罩、6个阀层、底层蔽罩及其准系统他附件……”

就在一个月前，昌吉—古泉特高压直流输电工程已经顺利完成双极低端系统调试。张翔怀着激动之情向人们描绘着这一历史性时刻，而当初研发的艰辛和不易也浮现在他眼前。

昌吉—古泉特高压输电工程是当今世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远的直流输电工程，也是技术难度最大的工程。“作为特高压直流工程的主要设备供应商，南瑞集团有底气挑战艰巨的任务。”该集团继电保护专家李海英说。

电压等级从±800千伏提升到±1100千伏，给特高压直流输电核心设备——换流阀提出了更高的技术要求。“我们面临的首要问题是如何提高换流阀的外绝缘耐压能力。阀厅尺寸不会大幅增加，需要从换流阀的结构优化设计入手，全面研究换流阀内外电场，并设计可靠的试验手段，对优化后的换流阀外绝缘进行验证。”研发负责人方太勋说。

项目组研发团队认真分析了换流阀内大到屏蔽罩小到螺栓的电场分布，从曲率半径、弧度、长度、高度等多个维度优化相关部件的结构。最终，团队确定了换流阀结构，最大电场强度比原先降低了25%。

为了更接近实际工况，研发人员设计了一种用于验证外绝缘强度的阀塔，设计、采购了超过10种试验设备，用近两个月时间完成3大项19小项绝缘型式试验和4项研发试验。

试验结果表明，新的换流阀结构完全满足工程使用要求，并且保证安全。

阀电抗器是换流阀内部的重要元器件，起到抑制电流上升速率过快、保护晶闸管所以可通过对光谱强度的比较的关键作用。直流电压等级大幅提高后，阀电抗器内部的铁芯温度也会升高。阀电抗器铁芯如何散热，是项目组遇到的又一个关键问题。

项目组优化了阀电抗器的结构，并设计了一种内部铁芯精确测温的方法。负责研发的孙健和同事们找到了光纤作为测温材料，能有效隔离高电压，抗干扰性强，能准确测量电抗器铁芯温度。测温结果表明结构优化对散热效果影响很明显，满足了使用要求。

问题一个个迎刃而解。在昌吉—古泉特高压直流输电工程双极低端系统调试中，换流阀运行稳定，额定负荷运行时各项参数都满足设计要求。南瑞集团换流阀又一次经受住了考验。

“正是这样务实、求精的工作态度换来了今天我们看到的这个模型。”张翔说。对参观者别墅装修来说，这个模型体现着改革开放40年来我国节水设备装备制造水平的提升。而对张翔和他的团队来说，这还代表着他们兢兢业业勇攀技术高峰的努力。

昌吉—古泉特高压直流输电工程是国家“西电东送”战略重点工程。能够为这个工程贡献自己的一份力量，张翔感到很幸运。他说，南瑞集团将继续开展特高压核心技术研发，持续提升自主创新能力，为推动电力科技进步和能源变革转型，服务和支撑经济社会发展作出积极贡献。