云广直流输电工程换流站主设备监造(论文)

Practice

云广直流输电工程换流站主设备监造

■ 张丽雯 赵林杰

摘要：本文介绍了云南至广东±800kV特高压直流输电工程换流站主设备监造的范围和特点，对换流站主设备的设计、制造和服务承诺等阶段的监造控制作了较为详细的论述，总结了云广工程设备监造的主要经验，以及需要重点关注的问题。关键词：直流工程󰀡换流站󰀡设备监造󰀡品质保障

Abstract:This article introduced the scope and characteristics of main equipment manufacturing supervision at the converter station of Yunnan to Guangdong ± 800kV UHVDC Transmission Project. With detailed discussions on the supervision and control during the main equipment design, manufacturing and service process, this article summarized experience and learning of the Yunnan to Guangdong Transmission Project and raised attention to some problems. And the detailed representation has described for the main equipment quality assurance during the design, manufacture and service promise. The equipment manufacture and supervision experience has concluded and the main course should be focused on in the following projects.

Key words:Direct Current (DC) project, converter station, plant engineering consulting service, quality assurance.

1󰀡工程概况

云南至广东±800kV󰀡特高压直流输电工程（以下简称“云广工程”)是世界上第一个投入商业化运营的特高压直流输电工程，其输电线路长度1373km，途径云南、广西、广东三省区，额定电压±800kV，额定容量500万kW，由楚雄换流站（送端）、穗东换流站（受端)、直流线路、接地极和接地极线路五部分组成。云广工程是我国特高压直流输电设备的自主化示范工程，工程综合自主化率达到62.9%，对我国特高压直流技术发展和装备制造业均具有重大意义。

首个特高压直流输电工程，也是国内首个采用双十二脉动阀组串联布置的高压直流工程。特高压直流主设备如换流变压器、平波电抗器、穿墙套管、避雷器、旁路开关等在世界范围内均为首次研发和制造，各设备供货厂家均无设计、制造、试验经验。

(2)󰀡由于运输条件的限制，部分设备几乎达到制造能力的极限，对设备的绝缘、电场分布、结构尺寸、噪声指标和制造加工等均提出了较为苛刻的要求。

(3)󰀡供货厂家众多。为使各家所供设备在云广工程中安全、可靠地运行，必须加强监督，统一标准，规范管理，保证生产质量。

2󰀡设备监造范围及特点

云广工程主设备监造主要包括换流变、平波电抗器和部分直流场设备的监造工作，与常规±500kV直流工程相比较，云广工程的设备监造工作面临巨大的技术挑战，具有以下特点：

(1)󰀡云广±800󰀡kV直流输电工程是世界

3󰀡设备监造措施和方法

3.1󰀡整体规划组织，保障监理质量

南方电网科学研究院（以下简称“南网科研院”）全面负责云广工程直流主设备的监造，主要开展了全部的换流变压器、平波电抗器、换流阀、控制保护设备、穿墙套管、直流

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旁路开关、支柱绝缘子等设备的监造工作，积累了丰富的经验：

（1）精心组织，开展高水平的设备监造。根据不同设备的特点，南网科研院分别编制了各类设备的监造大纲和作业指导书；按照设备类别和供货商组建了多个监造项目小组，任命具有丰富设备生产和运行经验的技术人员作为组长，针对生产和试验过程中出现的问题，采用不同形式，开展深入、细致的技术分析工作，及时为业主提供技术决策建议。通过卓有成效的工作，确保到达现场的供货产品的质量，保证了云广工程顺利投产。

（2）充分利用国内外优势资源，对各主设备开展全方位的监造工作。选择国内外知名度高、技术力量强的监造单位作为合作伙伴，开展监造工作。对于在国外生产的设备，与荷兰KEMA咨询公司合作，根据设备类型分别对重点工序和出厂试验开展了现场见证，并及时编制见证报告，说明生产、试验进展及出现的问题。对于国内生产的设备，则采用全过程驻厂监造的方式，驻厂监造代表通过日志、周报和月报等方式及时反映进展情况，及时跟踪、协调设备生产过程中出现的各种问题，并通过联系单、通知单等方式及时向厂家反馈意见。

（3）认真监理，充分发挥技术支持作用。南网科研院通过开展产品设计审核、供货商质量保证体系审核、原材料入厂检验、重要生产环节见证与控制、试验见证和问题分析、试运行监督和支持等监造措施，发现、解决了多项重大技术问题。例如，在换流变压器的设计审核中，根据国内外换流变压器运行经验和有关事故分析的结论，提出了供货商选用电磁线及变压器油的技术意见；在提高换流阀通流能力、多重阀试验方法、平波电抗器的损耗以及试验方法等重大技术问题上，提出了合理的技术方案和改进措施，使得问题得到顺利解决，并将技术意见编入换流变压器、平波电抗器等国家标准之中。

3.2󰀡设备设计过程监造

3.2.1󰀡合理的设计模式。云广工程采用国内外

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多家供货商共同设计、共同校核的技术路线，集中各家技术优势形成合力，有效地降低了单一厂家进行研发的技术风险，极大地推动了特高压等级换流变压器和换流阀的研发进度和成功研制。云广工程同一换流站的同类设备采用相同设计，减少了备品备件的数量，不同厂家供货的产品可以实现灵活互换，节约投资。整流站和逆变站同一型号的高端换流变压器也采用同一套设计图纸。除了网侧高压套管的选型和有载调压分接开关额定档位的定义不同外，两站同一型号的换流变的其它技术参数和功能均保持一致。这样的设计思路确保了两站换流变在运行故障情况下的互换性，提高了备用设备的使用灵活性。直流控制保护系统采用了中外联合设计的模式，以中方为主，外方提供必要的技术支持。

3.2.2󰀡技术创新。800kV换流变压器采用的外置式阀侧出线装置成功解决了该类型换流变运输尺寸受限条件问题，为今后的超/特高压大容量换流变压器结构设计提供了一条有效方法。优化了5in（1in=0.0254m）光控晶闸管的参数，其通流能力达到3125A，为今后工程的类似需求提供了借鉴。平波电抗器降噪隔音技术及装置有效降低了设备对环境的噪声污染。特高压直流复合绝缘子的成功研发，显著提高了特高压直流工程外绝缘耐污水平。直流测量系统采集直流控制保护系统需要的电流电压量，经过数字化处理后，通过TDM（Time󰀡Division󰀡Multiplex，时分多路复用）总线传送到直流控制保护系统，接口清晰，可靠性好。

案例1：真空有载调压开关的产气问题。真空型有载调压开关的成功应用并不能掩盖其性能技术和功能设置仍有进一步改善的问题。真空型有载调压开关的主要优势在于结构紧凑。将档位切换开关的主触头设置在真空腔中，一方面提高了主触头的电流切换能力，这样采用一柱档位切换开关同时对多柱（HY型换流变为3柱，其它为2柱）并联线圈进行电压调压得以实现；另一方面也阻止了主触头间的电弧放电对开关独立油室中绝缘油的污染，省去滤油

系统的设置。但是，换流变的出厂试验结果表明：真空型有载调压开关档位切换过程中，开关独立油室中仍会有微量特征气体（C2H4和C2H6）产生。经过长期切换运行之后，开关独立油室中的绝缘油仍可能累积相当含量的特征溶解气体，需要进行滤油工作。换流变的出厂试验还发现：有载调压开关的极性转换开关切换动作时会在换流变主油箱中产生微量C2H2󰀡气体。这一现象是目前有载调压开关的档位切换机制所导致的，是其固有特性，无法消除。微量特征气体的存在对换流变的安全运行也没有影响，但是会对换流变故障特征气体的分析产生影响。鉴于以上原因，建议真空型有载调压开关增加极性转换开关动作计数器，以便于运行维护中更好地检测本体油色谱气体含量增长原因。

案例2：真空有载调压开关的油流继电器保护动作问题。该工程换流变真空型有载调压开关的冷却系统主要由储油柜、滤油机、冷却器、油流继电器、阀门、管道构成，在分接开关与储油柜之间装有油流继电器，主要用于反应内部油流故障，当油流方向从分接开关往储油柜涌流超过定值时（1.2m/s±0.2m/s），油流继电器动作跳闸。在极II低端换流变试运行期间，多次发生有载调压开关油流继电器保护动作并导致直流系统强迫停运的事故。经研究分析发现，有载调压开关机停运时油流冲击导致油流过速是造成油流继电器保护动作的直接原因。经论证，供货商接受了在冷却系统回路增加节流阀，以限制滤油机启停时油流的大小的建议。增加节流阀后，在回路中的油流由约70L/min降到了40L/min，并且停机后油流继电器内的油压变化也减小，油流继电器不会动作。同时，通过试验还验证了在回路中加装节流阀后，回路油流减小，但是冷却效果只比原来降低了3%，同样能够达到冷却要求。󰀡

3.2.3󰀡控制保护系统FPT/DPT试验（功能试验和动态性能试验）、调试。云广工程时间紧，控制保护系统开发工作量大，需要开展大量的直流控制保护系统的FPT、DPT󰀡试验，验证系

实 务

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统的功能和性能。试验通过模拟仿真直流输电系统运行和实际电网各种典型运行方式，能够全面反映直流控制保护系统在正常和各种故障情况下的运行特性。云广工程FPT、DPT󰀡试验由南网科研院、许继公司和西门子公司共同完成，有别于以往由外方编制程序、中方单位具体操作的模式，取得了质的飞跃。在系统调试过程中发现和解决了大量设计制造环节中的技术问题，对提高设备质量，保证安全运行起到了重要作用。

3.2.4󰀡需要进一步改进的环节有以下两点：

（1）国内生产厂商尚未完全掌握核心设计技术，受到一定制约。云广工程高端换流变由沈变、西变、保变和西门子公司联合设计；换流阀由许继、西整和西门子公司联合设计，型式试验在德国西门子公司开展。此外，800kV󰀡穿墙套管、800kV极母线隔离开关和旁路开关等直流场设备采用西门子成套供货的设备。西门子公司对供货设备的技术质量负责，但其设计过程对业主不完全开放，业主主要是对设备型式试验加强监督与控制。总体而言，上述设备的核心技术大都掌握在外方手中，国内供货商在关键环节上受到外方的制约。

（2）部分设备设计仍然存在一定的问题，有待进一步改进优化。云广工程设备总体设计质量优良，但部分设备在调试运行中仍然暴露出一定问题，如换流变和直流穿墙套管的SF6表计位置设计不方便运行人员读数，平波电抗器材料使用不当，直流穿墙套管试验条件与实际工况有差距等等。3.3󰀡设备制造过程监造

国内联合自主制造模式，有效推动了我国特高压设备制造业的技术进步，自主化工作迈出实质性步伐。云广工程大部分设备采用了国内优秀厂家联合生产，自主制造模式。低端换流变、平波电抗器全部由国内厂家自主设计和制造；全部换流阀组件由国内厂家联合自主制造，西门子提供技术支持。以该工程为依托，我国企业通过联合制造，引进消化，迅速掌握了特高压直流设备的关键技术，极大地提高了设备制造

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实 务

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与试验水平，自主化工作迈出实质性步伐。3.3.1󰀡完善的突发事件管理机制和良好的执行能力，有力保证了设备生产制造的工期和质量。该工程设备生产制造在国际上没有任何经验可以参考，设备制造期间涌现出大量不可预测事件。如某国际知名企业高端换流变关键节点突破工程进度计划，生产制造工期一再拖延，同时国内厂家生产制造面临着由该企业供应的原材料供应紧张、进度延后的严峻形势。为了保障工程建设进度，建议业主及时调整了生产计划安排，将由其制造的3台高端换流变转移至国内厂家生产，灵活地解决了工期拖延的重大问题，有力保证了设备生产制造工期和质量满足要求。

通过设备监造，发现并提出设备制造过程中的问题并加以改进。如HY型换流变油箱电屏蔽紧固带脱落故障特征分析与处理，阀侧套管绝缘异常导致局放超标的特征分析与故障处理，网侧绝缘性能不佳导致ACSD试验故障的特征分析与处理，静电板引线位置不当导致绝缘耐压试验故障的特征分析与处理，阀侧绕组交流外施耐受电压试验典型局部放电特征分析与技术处理等。

3.3.2󰀡需要进一步改进的环节有以下两点：

(1)󰀡云广工程的多数设备为世界首次制造，不可预测因素多，因此，生产计划应预留合理时间。云广工程关键设备数量多，设备的原材料采购、制造、试验和运输各环节均存在众多影响工期的不可预测风险。以换流变为例，设备数量多达56台，工艺要求高、制造周期长，因为前期设计出现重大质量问题，严重压缩了制造工期，生产制造过程中又出现原材料供应紧张问题。因此，对于技术上存在不确定因素的设备，在监造中必须加强进度控制，对于关键制造和试验环节，需要合理预留足够的时间，进行更加深入的研究、精益求精，保障生产制造满足高质量、高标准的要求。

(2)󰀡云广工程换流阀关键零部件、直流控制保护系统核心硬件和软件是由某国际知名公司供货，高端换流变是由其研发制造或提供关键组部件，直流场设备包括阀组旁路开关、

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±800kV极母线直流隔离开关、±800kV󰀡穿墙套管和直流测量系统是由其总包。从远期运行维护来看，不但运维费用高，而且仍不能完全摆脱对外方服务的依赖。因而国内设备制造应勇于打破技术壁垒，依托外方技术支持，迅速引进消化，加速设备制造关键核心技术国产化进程，促使我国民族工业快速发展。

4󰀡结论

南方电网科学研究院通过整体规划、精心组织，认真监理，完成了云广工程直流输电工程的的换流阀、换流变压器、平波电抗器、耦合电容器、±800kV󰀡隔离开关、±800kV󰀡旁路开关、±800kV󰀡直流分压器、±800kV󰀡直流电流测量装置、±800kV󰀡直流避雷器、±800kV󰀡户外支柱复合绝缘子和控制保护等12类核心直流设备的监造工作，确保云广特高压直流主设备和工程质量，保障了云广工程单极投运和双极投运工期，并在此基础上总结了先进的监造经验，为今后电力设备监造打下坚实的基础。

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张丽雯，南方电网科学研究院，助理工程师。

云广直流输电工程换流站主设备监造

作者：

作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

张丽雯， 赵林杰南方电网科学研究院

设备监理

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引用本文格式：张丽雯.赵林杰 云广直流输电工程换流站主设备监造[期刊论文]-设备监理 2013(3)