中國儲能網(wǎng)訊：特高壓直流換流閥被譽為特高壓直流輸電工程的“心臟”，是實現(xiàn)交流電能和直流電能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設備。面向國家重大需求，國家電網(wǎng)有限公司自2004年開展自主產(chǎn)權(quán)換流閥及其試驗技術(shù)研究，相繼攻克換流閥電氣特性等核心技術(shù)，成功研制出我國首個自主知識產(chǎn)權(quán)的特高壓直流換流閥，主要技術(shù)指標優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，打破了跨國公司40余年的壟斷地位，先后通過了國家能源局、中國電力企業(yè)聯(lián)合會以及國際權(quán)威電力認證機構(gòu)KEMA鑒定認證。
2015年，±800千伏特高壓直流輸電換流閥關(guān)鍵技術(shù)及應用項目獲國家電網(wǎng)公司科學技術(shù)進步特等獎，2016年獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎。目前，該成果成功應用于錦屏—蘇南、白鶴灘—浙江、巴西美麗山送出二期特高壓直流工程等17項國內(nèi)外特高壓直流輸電工程，實現(xiàn)了高端電力裝備“中國創(chuàng)造”“中國引領(lǐng)”。A5000型特高壓直流換流閥模型在中國共產(chǎn)黨歷史展覽館展出，并列入該館永久館藏展品。
開拓進取
打造中國人自己的試驗平臺
6月4日，由南瑞集團有限公司中電普瑞電力工程有限公司承擔的寧夏—湖南±800千伏特高壓直流輸電工程中寧換流站換流閥項目、哈密—重慶±800千伏特高壓直流輸電工程渝北換流站換流閥項目正式啟動型式試驗工作。
試驗平臺既是換流閥的研制工具，又是檢驗工具。沒有它，研發(fā)換流閥無異于紙上談兵。此前，國際上只有個別跨國公司擁有直流試驗平臺，國內(nèi)的換流閥要運至歐洲才能作試驗。
為打造中國人自己的試驗平臺，研發(fā)團隊廣泛閱讀資料，厘清了換流閥在工程正常運行和系統(tǒng)故障中可能承受的電壓、電流強度和波形。在最困難的電路拓撲研究階段，研發(fā)團隊為了實現(xiàn)最優(yōu)的電路拓撲，幾個月連軸轉(zhuǎn)，一遍遍進行計算、仿真試驗，前后推翻5種設計方案，終于提出了雙注入合成試驗方法。
2009年，研發(fā)團隊研制出我國首套特高壓換流閥型式試驗裝置，結(jié)束了我國換流閥20余年“國內(nèi)組裝、國外試驗”的窘境。截至目前，該裝置已為近20項特高壓工程提供技術(shù)支撐，節(jié)約建設成本數(shù)十億元。
攻堅克難
掌握特高壓換流閥核心技術(shù)
一個換流閥單閥由上百個晶閘管串聯(lián)組成，一系列的技術(shù)難題擺在研發(fā)團隊面前：換流閥晶閘管動態(tài)均壓、微秒級開通關(guān)斷一致性、換流閥寬頻電壓下的電位分布及屏蔽系統(tǒng)設計、換流閥電磁場研究及高電位驅(qū)動板電磁兼容設計、雙冗余閥控系統(tǒng)無擾動切換、龐大數(shù)據(jù)實時通信和處理……
在多位專家學者的幫助下，研發(fā)團隊繼續(xù)開展電氣應力、電磁場強度、電位分布和晶閘管動態(tài)均壓參數(shù)等一系列理論計算和研究，從一個個晦澀艱深的公式推導計算，最終完成指導電氣設計的幾百頁研究報告。研發(fā)團隊精確計算出換流閥每個部件的電氣參數(shù)和設備的抗震能力、發(fā)熱功率及冷卻系統(tǒng)參數(shù)，并研制出一系列關(guān)鍵零部件；對±800千伏高電位晶閘管觸發(fā)與檢測板的電磁干擾強度進行了充分的理論計算和試驗測試，為驅(qū)動板電磁兼容設計提供了有力支撐；開發(fā)出能夠無擾動切換、具備龐大數(shù)據(jù)實時通信和處理能力的閥控系統(tǒng)。
2010年6月23日晚，來自國際權(quán)威電力認證機構(gòu)KEMA的監(jiān)造人員看到研發(fā)團隊模擬出最惡劣工況的非周期觸發(fā)試驗波形時，給予高度評價。這讓堅守一線的研發(fā)團隊成員驕傲無比：“我們終于掌握了特高壓換流閥核心技術(shù)，打破了國外技術(shù)壟斷，再也不用受制于人了！”
一周后，研發(fā)團隊正式宣布特高壓換流閥研制成功。我國特高壓換流閥完成了基礎(chǔ)理論研究、設備研制、標準規(guī)范、工程實施等系列技術(shù)研究，攻克了特高壓換流閥長間隙放電特性研究、閥模塊水電極防腐蝕等關(guān)鍵技術(shù)難點，主要技術(shù)參數(shù)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，打破了跨國公司40余年的技術(shù)壟斷，在國際直流輸電領(lǐng)域發(fā)出了“中國聲音”。
步履不停
“中國智造”走向世界
科技創(chuàng)新是為了服務工程應用與社會發(fā)展，工程化應用是對換流閥性能最好的驗證。2011年，中電普瑞電力工程有限公司作為自主可控換流閥研發(fā)單位，參與了我國首項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的±800千伏錦屏—蘇南特高壓直流工程的建設工作，其研制的A5000型換流閥也于2012年12月在該工程中應用。
創(chuàng)新的腳步從未停止，研發(fā)團隊以“中國智造”為目標，不斷突破特高壓直流換流閥研制極限，從±800千伏/4750安培的樣機開始，電流陸續(xù)提升到5000、5500、6250安培。2012年1月，世界首臺±1100千伏直流換流閥樣機研制成功，首次采用8.5千伏/5000安培晶閘管9級壓裝大組件、無鹵素絕緣槽梁及管形頂屏蔽罩等所有部件按照晶閘管反向能力的獨特設計，具有最大兼容性。經(jīng)KEMA認證，各項核心試驗參數(shù)及性能指標均創(chuàng)世界之最。
2019年9月，A5000型換流閥在巴西美麗山送出二期特高壓直流工程項目中投運，標志著我國直流核心裝備成功走向世界。
目前，A5000型換流閥已成功應用于國內(nèi)外19項重大直流工程，設備可靠性和可用率遙遙領(lǐng)先，充分發(fā)揮了“大國重器”“頂梁柱”作用，創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益近百億元。
