浅谈特高压换流站换流阀安装关键施工工艺研究

浅谈特高压换流站换流阀安装关键施工工艺研究

白龙生

国网山西省电力公司检修分公司

摘要：与高压直流输电工程相比，特高压直流输电工程的电压不断提高，输送容量不断增加，提出了新设计和新的关键工艺要求。换流阀主要有厂内生产和现场安装，厂内主要有设计、零部件加工、检查、组件组装、组件例行试验等；现场主要有零部件安装、试验和调试等。换流阀整个安装过程是尤为重要的,能更好地确保特高压直流输电换流阀长期安全稳定运行。本文结合特高压直流输电工程，介绍了特高压直流输电换流阀安装过程控制。

关键词：特高压直流输电；换流阀；产品性能；过程控制

一、引言

特高压直流输电工程电压不断提高，输送容量不断增加，对换流阀的要求越来越高，必须有新的设计和新的关键工艺要求。在换流阀整个安装过程中,对影响特高压直流输电换流阀产品性能的关键因素进行分析和安装质量过程控制，能更好地确保特高压直流输电换流阀长期安全稳定运行。本文结合特高压直流输电工程，介绍了特高压直流输电换流阀安装过程控制。

二、特高压直流输电工程及换流阀介绍

特高压直流输电工程电压等级有±800kV、±1100kV，电流可以从4000A到最高6250A，额定容量从6400MW到最高12000MW。例如，复龙-奉贤直流输电工程电压±800kV，额定容量6400MW；锦屏-苏州直流输电工程电压±800kV，额定容量7200MW；宜宾-金华直流输电工程电压±800kV，额定容量8000MW；锡盟—泰州直流输电工程，电压±800kV，额定容量10000MW；昌吉-古泉直流输电工程电压±1100kV，额定容量12000MW。通常特高压双极直流输电系统包括2个完整的可独立输电的单极直流系统，即极1直流系统和极2直流系统。每个完整的单极系统包含2个单极换流器单元，分别安装在整流换流站和逆变换流站。每个换流站（整流换流站或逆变换流站）内的单极换流器单元由2个12脉动阀组（12脉动高压阀组和12脉动低压阀组）串联组成。一个阀厅仅包含一个12脉动阀组。因此每个换流站共分四个独立阀厅，即极1高端阀厅、极1低端阀厅、极2高端阀厅、极2低端阀厅。

换流阀设备采用空气绝缘、水冷却的户内悬吊式双重阀结构。每个阀厅换流阀阀组由6个双重阀阀塔组成。根据电流流向不同，双重阀阀塔分为2种结构，即电流上结构和电流下结构，阀侧星形接法的3相双重阀阀塔是其中一种结构，阀侧三角形接法的3相双重阀阀塔是另一种结构。

每个阀厅换流阀阀组通过冷却水管、管母金具、光纤分别与换流阀冷却系统、换流变压器、换流阀控制单元对应连接。在换流阀整体设计中，综合考虑了各种相关的复杂因素，如过电压与绝缘配合、阀电子电路单元抗电磁干扰、主回路电气件合理布局和散热、换流阀的防火和抗震等要求、机械性能和电气性能要求、安装维护便捷要求等，按特定装配工艺，将换流阀的各个组成部件通过标准化作业组装在一起，具有安装快捷，维护方便的特点，有效保证了换流阀和整个直流输电系统的稳定性、可靠性及安全性。下面结合换流阀结构组成，介绍换流阀安装过程的控制。

三、特高压直流输电换流阀现场安装质量控制

3.1特高压直流输电换流阀产品制造环节

特高压直流输电换流阀产品制造分为2个阶段，前一阶段的工作在厂内完成，主要工作有特高压换流阀设计、零部件加工与采购、厂内部件检查和组件组装、厂内组件例行试验等；后一阶段的工作在现场换流站完成，主要工作有4个阀厅换流阀阀塔的组装和特高压换流阀现场试验等。不同阶段各个环节的制造，对应各阶段的工作和阶段质量目标，在各个阶段质量目标达到后，才能实现换流阀各项性能满足用户需求这个总质量目标。

3.2特高压直流输电换流阀产品制造依据

特高压换流阀产品所具备的具体指标和特性包含在合同要求中，在设计阶段通过设计输入、设计输出、设计评审等设计质量过程控制环节，将标准及用户的规定要求和潜在要求已量化到具体的设计图纸和设计资料中，因此技术图纸和技术文件是贯穿整个生产制造各个环节的重要线索。特高压直流输电换流阀安装制定的质量目标、质量标准、技术方案、施工依据可通过量化的数据和执行的表格进行有效的管理控制，阀厂家所提供的技术资料和技术图纸就是制定的依据。安装人员理解图纸，知道技术资料所描述的技术的要求，工作时目标明确，工艺管理到位，施工标准化，可以减少失误，提高效率，实现零偏差安装。因此，按图纸、按作业工序表、按技术标准施工，可有效达成各阶段质量目标实现，为换流阀产品性能满足用户要求奠定基础。

3.3特高压直流输电换流阀现场安装过程控制

特高压直流输电换流阀现场安装调试过程是产品制造过程中的最后一个环节，实物本体中能否很好体现其产品性能，现场安装和现场调试是关键。这个时期现场的管理和施工人员是来自不同单位同事的临时组合成的协作团队，特高压换流阀设计接口对接如何，对施工作业符合技术资料要求和图纸要求的程度影响很大，为了实现特高压直流输电换流阀产品质量符合用户要求这一质量目标，要对特高压直流输电换流阀现场安装调试过程进行有效控制。

四、特高压换流阀安装质量控制措施

换流阀安装常见问题有下几个方面：（1）电气连接故障。如主通流回路母线连接表面处理不当，造成螺钉连接处发热；RC回路螺钉没有拧紧造成局部过热和电弧。（2）光路连接的故障。光缆安装不当造成光缆损坏或光信号衰减不能触发晶闸管。阻燃包安装不合理造成着火。（3）水路连接的故障。水管接头安装不当造成渗漏水，水管电极电位线漏装等。（4）换流阀结构部件装错。现场有部分地面绝缘固定支架分装和阀塔上的部件安装，错装返工延误工期。（5）换流阀接口故障。与换流阀接口的水冷系统的主进出水管位置不对，造成无法对接等。（6）其它原因引起的故障。换流阀现场安装工期是已确定的，而换流阀里的要装部件很多，许多部件在运到现场已做过检查试验，因此在起吊和转运都要仔细小心，不要损坏部件。有些部件，短期内很难采购并完成相关试验。

为实现特高压换流阀安装的高效、快捷、且保质保量，建议采用以下措施。制定换流阀安装调试项目工程进度表。根据完工日期倒推，先制定好4个阀厅阀组安装调试总进度表，再制定各个阀厅阀组换流阀安装的分进度表，根据进度表，核算工作量和需要的人工，进行任务项目分工。换流阀安装施工方案交底。内容包含换流阀设备介绍；换流阀阀组整体布局和不同结构的阀塔分布；换流阀接口技术要求；换流阀安流程及工艺技术要求，换流阀试验等。换流阀安装关键工序控制。结合换流阀图纸和换流阀安装作业指导书，细化换流阀安装工序，化繁为简，把多个安装项目分解成专项工序，编制工序作业检查卡，将作业内容、安装工艺及技术标准、作业步骤、安全危险源控制防范等细化到具体施工中，根据施工人员的专项特长，进行安装专项任务分工。专人仅做其中的某几个工序，这样熟练程度高，干得快且好，并且整体安装质量和进度都易于保证。换流阀设备本体检查和调试。换流阀现场安装结束之后，清洁检查，施工人员先自检、互检，再由技术检查人员检查，确定已全部消缺后，进行水压试验和电气试验，试验中新增故障和问题，要跟踪处理，各项试验全部通过后，才能将换流阀接入系统联调。

五、结语

特高压换流阀安装过程控制主要针对安装阶段，从技术要求方面思考和执行换流阀制造的量化管理理念，目的是将合同需求质量、设计质量、制造质量建立相应有机联系，最终实现换流阀产品全部性能目标。清楚地掌握好换流阀技术性能要求和结构组成特点，在进行换流阀安装时，处理好关键工序，标准化作业，实现零误差安装，可以更好地实现高品质的换流阀产品。

参考文献：

[1]±800kV特高压直流输电用6英寸大功率晶闸管换流阀[J].高压电器,2010，46（6）.

[2]刘振亚.特高压直流输电理论[M].北京:中国电力出版社,2009

[3]赵婉君.高压直流输电工程技术[M].北京:中国电力出版社,2005.