直流工程|“超级工程”背后的“超级团队”
“超级工程”背后的“超级团队”
——南方电网超高压公司昆柳龙直流工程攻关团队
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昆柳龙直流工程交换阀
乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程(简称“昆柳龙直流工程”)是国家“十三五”规划明确的跨省区输电重点示范工程 。工程采用±800千伏特高压三端混合直流输电技术 ， 输送容量800万千瓦 ， 全长1452公里的直流线路途径云南、贵州、广西、广东 。
工程建设伊始 ， 南方电网超高压公司就集中优势技术资源 ， 组建了昆柳龙直流工程技术攻关的“超级团队” ， 全力攻克特高压柔性直流、多端混合直流等技术难题 ， 并在疫情防控和工程建设关键阶段开展“百日”攻坚 ， 全力以赴确保工程安全优质投产 。
创新导向 抢占直流输电技术“制高点”
昆柳龙工程集特高压多端直流、特高压大容量柔直、特高压混合直流、特高压柔直应用于长距离架空线路等较复杂较前沿的电网技术于一体 ， 需要在新设备、控制保护策略等方面实现多项技术突破 ， 这些给设备研发和工程建设带来了巨大挑战 。
南方电网超高压公司统筹内部技术力量、打破组织分隔 ， 抽选65名技术骨干组成了柔直换流阀、直流控保系统、柔直变压器及电抗器、直流开关与穿墙套管等四支攻关团队 ， 并以此为基础 ， 在主设备定标后牵头整合国内相关科研院所和设备厂家骨干力量 ， 扩充成立了四支昆柳龙直流工程关键设备联合攻关团队 ， 围绕特高压多端直流、大容量柔性直流、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)元器件、柔直变压器等关键设备和核心技术全力开展攻坚 。
“虽然任务很重 ， 但我们有必胜的信心 。”作为系统集成与控制保护团队组长 ， 南方电网超高压公司计划部总经理胡蓉 ， 这位参与了云广特高压直流等多个国家西电东送重点工程建设的“老将”说 ， “关键技术的突破 ， 不仅可以推进工程进度 ， 更重要的是 ， 可以把核心技术和关键技术掌握在自己手中 ， 提升国际话语权和影响力 。”
功夫不负有心人！两年左右的时间 ， 四支攻关团队不畏艰难 ， 高速“超车” ， 在特高压柔直、多端混合直流领域取得了多项重大突破：攻克换流阀黑模块可靠旁路技术、拓扑结构优化实现柔性直流远距离输电、首次实现特高压柔直功率器件国产化、首次全面梳理特高压多端混合直流运行方式 ， 攻克目前世界电压最高容量最大桥臂电抗器设计研发制造难题、国际上完成HSS(高速开关)直流燃弧试验、启动柔直800千伏穿墙套管国产化研制……在解决世界技术难题的同时 ， 也推动了我国电力装备技术的提升 ， 在电力工程建设史上竖起一座“新峰” 。
攻关团队掌握了一批具有自主知识产权的核心技术 ， 包括63项技术标准、90件关键专利、8本专著和109册研究报告 ， 逐渐形成系统全面的特高压多端柔性直流知识产权体系 。
破解难题 攻克特高压多端柔直技术“关键点”
柔直昆柳龙直流工程受端两个换流站均采用柔性直流输电 ， 柔直换流阀是柔性直流输电的关键设备之一 ， 这种设备被称为工程的“心脏” 。
以往的柔性直流输电 ， 最高电压仅达到±500千伏 ， 然而 ， 昆柳龙直流工程的电压达到±800千伏 ， 可以说 ， 这是个超级强大的“心脏” ， 将承担着特高压、远距离、大容量清洁水电转换为日常使用的交流电重任 。
新技术和新设备在工程中的应用 ， 常常意味着更多的挑战 。如何让这颗国产的“心脏”跳动起来 ， 这是摆在攻关团队面前一个难题 。柔直换流阀攻关团队组织国内相关科研院及设备厂家 ， 围绕柔直阀功率模块高可靠保护技术、提高柔直阀和阀控可靠性、特高压柔直阀阀控技术、国产功率器件应用等8个攻关方向开展攻关 。
柔直换流阀攻关团队组长、南方电网超高压公司基建部总经理任成林说 ， 他们的团队把“高可靠性功率模块旁路技术的研究”作为攻关的重点 ， 自主研究新的柔直换流阀拓扑 ， 研发新型电力电子器件 ， 取得了多项原创性成果 ， 获得了21项核心知识产权专利 ， 实现了“单一模块故障不导致系统跳闸”的攻关技术目标 。
“从概念到具体方案 ， 从研究设计到实施 ， 我们先后组织召开了50多次专题技术交流会 ， 30余次现场试验见证 ， 8次攻关组大会 ， 解决了特高压柔直阀参数确定、设计、生产、试验等40余项关键问题 。”任成林说 ， 昆柳龙直流工程柔直换流阀技术指标优势明显 ， 一些先进技术不仅应用于即将建设的海上柔直项目 ， 还将被国外厂家所借鉴 ， 居柔性直流工程行业前列 。
如果说柔直换流阀是工程的“心脏” ， 那么工程中另一项关键技术——多端直流工程控制保护系统就相当于“大脑” ， 控制保护系统对设备的启停、功率升降、站间协调、执行保护等起到非常关键的作用 ， 这是工程建设者必经的“一道坎” 。
系统集成与控制保护攻关团队成员从2018年开始长期驻厂 ， 先后开展11轮次集中攻关 ， 重点攻克系统运行方式优化、柔直阀组控制与阀控时序配合、HSS保护配置等技术难题 。
系统集成与控制保护攻关团队核心成员、南方电网超高压公司乌东德项目部变电分部高级经理甘宗跃表示 ， 昆柳龙工程控制保护系统试验项目总数超过1600项 ， 较以往工程增加700项以上 。
“针对试验中发现的问题 ， 特别是46项重大技术问题 ， 攻关团队通过多轮深入讨论分析和试验验证 ， 实现了全面突破 ， 解决了三端混合协调控制等46项关键技术问题和956个一般性策略 ， 为后续工程的稳定运行提供了有力支撑 。”甘宗跃说 。
依托工程 让“痛点”变为“突破点”
攻关团队目标 ， 就是推动关键核心设备的国产化 。直流系统最关键的核心设备柔性直流换流阀 ， 其中的IGBT器件 ， 被称为核心中的“CPU” 。
南方电网超高压公司乌东德项目部技术工程师周竞宇表示 ， 由于IGBT产品设计、芯片制造、封装测试及产品稳定性方面难度大 ， 这种器件占柔直换流阀价格40%左右 ， 3300伏以上高电压等级的IGBT主要由少数国外厂家垄断 ， 价格高昂 。而且厂家生产能力限制 ， 供货进度也难以有效保证 。
攻关团队组织国内厂家在国产器件应用方面开展了多项联合试验和性能测试 ， 推进国产IGBT器件设计及制造工艺改进 ， 解决了多项关键技术问题 。目前国产器件功率模块已在昆柳龙直流工程龙门换流站投入运行 ， 为国产IGBT器件的发展打下了坚实的基础 。
今年6月 ， 昆柳龙直流工程昆北-龙门两端站系统调试全部顺利完成 ， 实现了多项“世界首次”的技术突破 。其中 ， 国产IGBT柔直阀功率模块的成功应用 ， 标志着功率模块国产化应用向前迈出关键一步 。
高压直流穿墙套管同样是直流工程另一个关键核心设备 。
“别小看这支穿墙套管 ， 这是直流输电系统唯一连接换流站阀厅内外的设备 ， 相当于直流输电系统的‘咽喉’” 。南方电网超高压公司科创中心总经理钱海说 ， “穿墙套管技术复杂度高、可靠性要求高 ， 制造技术长期被国外厂家垄断 ， 不仅技术上受到封锁 ， 而且技术支持滞后 ， 采购成本居高不下 ， 一直是我国高压直流技术的一个‘痛点’ 。”
攻关团队针对以往特高压直流穿墙套管的典型缺陷 ， 优化了绝缘、载流、机械结构 ， 突破柔性直流穿墙套管设计制造的关键技术 ， 并抓紧试制 ， 力争早日实现特高压柔性直流穿墙套管的国产化 。
昆柳龙工程调试总指挥、南方电网超高压公司乌东德项目部副总经理胡雨龙说 ， 昆柳龙工程许多新设备要连过三关：研制关、现场调试关以及系统高电压、大电流下的长期严苛考验 ， 必须通过多维度的科技创新确保设备技术先进、质量可靠 。
工程先后实现了低端换流器成功解锁并首次送电、1250兆瓦常直和柔直满功率运行、柔性直流架空线路故障自清除 ， 工程的关键功能特性得到了全面检验 。昆柳龙直流工程输电量相当于4.5个黄河小浪底工程 ， 可以满足广东好几个地市的用电量的总和 。这样一个重大的工程如果发生“黑模块”跳闸问题 ， 其损失和后果是不可想象的 。
胡雨龙说：“整个调试过程中未出现‘黑模块’ ， 特高压柔直换流阀、混合多端控保系统、HSS高速开关、纯光测量装置、启动电阻、柔直变压器等众多世界‘首台套’设备带电运行正常！”
攻坚克难 把“难点”转为“亮点”
昆柳龙直流工程作为一个“超级工程” ， 建设难度大 ， 超乎常人想象 。
工程面临工期紧、任务重、建设难度大、外部协调复杂等困难和挑战 。南方电网超高压公司估足困难、做足预案 ， 抓住重点 ， 突破难点 ， 全力推进工程建设进度、技术难点攻关、安全和质量管控 。
针对工程建设中的难题 ， 南方电网超高压公司专门成立了工程项目建设指挥部 ， 组建了170余人的项目管理团队 ， 形成了“1+6+N”三级管理体系 ， 严格做好工程安全、质量、进度管控 。同时 ， 总结以往直流工程管控经验 ， 制定专项方案和专项行动措施 ， 要求工程“一次成优” 。
在受端龙门换流站和柳北换流站 ， 昆柳龙直流工程首次使用大跨度特高压柔直阀厅 。工程单个阀厅面积达到5514平方米 ， 屋盖网架总面积达52000平方米 ， 提升高度22.8米 ， 提升总重量达到506吨 ， 这又是创造一项电力建设纪录 。
“相当于把13个标准篮球场的钢结构网架提升到7层楼的高度” 。南方电网超高压公司乌东德项目部质量安全总监付诗禧说 ， 他们经过充分调研、反复技术论证 ， 最后采取网架地面拼装后再利用“超大型构件液压同步提升技术”将其整体提升到位 ， 不仅大大降低了施工难度和风险 ， 也提高了安装效率与质量 。
周竞宇说 ， 柔直换流阀作为换流站的“心脏” ， 设备安装也非常严苛 。为了保障柔直换流阀安装环境的高洁净度要求 ， 攻关团队创新采用阀厅六级防尘措施 ， 将阀厅微尘成功控制在微米级 ， 确保阀厅的洁净才能保证“心脏”强健有力的搏动 。
“看着现场一座座阀塔在换流站像“积木”一样堆起来 ， 感觉像是自己的孩子一样 ， 情不自禁要去呵护 。”周竞宇说 。
今年受到新冠肺炎疫情影响 ， 南方电网超高压公司按照“错峰返程、分批复工”、“一标段一方案”等管控措施 ， 科学有序组织复工复产 。工程自2月12日复工以来 ， 施工人数从复工开始的50余人增至高峰期的11000余人 ， 上万人在跨越广东、广西、贵州、云南四省区1452公里的建设现场开展冲刺攻坚 。
“通过全力以赴开展攻坚工作 ， 直流线路提前16天全线贯通 ， 8个柔直阀厅网架也全部提升完成” ， 南方电网超高压公司乌东德项目部副总经理甘运良说 。自昆柳龙工程复工以来 ， 一直在工地现场坚守3个月的昆柳龙直流工程“攻坚战”人员董跃周显得信心满满 ， “昆北-龙门双极低端建成投运 ， 这也是对我们攻坚团队逆流前进、奋发向上的最好注释 。”
南方电网超高压公司副总经理李庆江说：“这是我们首次在基建工程中探索以主动科研攻关来保障工程质量、掌握核心技术、提升技术影响力、促进人才培养的新模式 。攻关团队连续克服站区集中降雨、线路攀山越岭、疫情防控等困难 ， 把现场攻坚作为检验初心使命、体现责任担当的重要战场 ， 稳步推进各项调试和后续施工 ， 奋力实现工程各阶段工作目标！”
【直流工程|“超级工程”背后的“超级团队”】来源：中国青年报
【编辑:王禹】
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