鲁西背靠背直流异步联网工程±350kV/1000MV柔直换流阀安装与监理控制要点

广东天广工程监理咨询有限公司 傅新平 王书成 罗鹤田

1　前言

鲁西背靠背直流异步联网工程是目前世界上首次采用大容量柔直与常规直流组合模式的背靠背直流工程，柔直单元容量达1000兆瓦，直流电压达±350千伏，电压和容量均为世界最高水平，其柔性直流换流阀属国内首次研制。

柔直换流阀是柔性直流输电的心脏，是直流电和交流电相互转换的桥梁，在柔性直流主设备中技术含量最高、挑战最大。该工程所有参建单位的人员基本上没有同类工程的建设经验，对柔直换流阀的安装工艺流程以及质量控制均心中无数。因此，该工程柔直换流阀的安装，无论从那方面来讲，都是工程技术的创新。

广东天广工程监理咨询有限公司监理项目部的相关人员，在±350kV/1000MV柔直换流阀的施工安装中，督促施工单位按照科学、合理的安装工序，加强安装过程的质量控制，从而提高了柔直换流阀安装的准确性、科学性，提高了工作效率，对柔直换流阀投产后安全稳定的运行，起了非常重要的作用。

2　监理前期工作控制方法与要点

2.1　编制监理实施细则

监理项目部根据监理规划、相关的规程规范、设计图纸、柔直换流阀技术资料、施工组织设计等文件，编写有针对性的监理实施细则。

监理实施细则经批准后，在监理项目部内进行监理交底，并报送给业主和及时发给施工单位，以便按监理实施细则开展监理工作。

2.2　组织设计图纸会审

施工图是施工单位对柔直换流阀安装和监理质量控制的主要依据，监理项目部要组织工程各参建单位对设计图纸进行会审，重点关注电气设备图纸与土建图纸的接口统一。如土建图纸预埋钢板、预留孔洞与电气图纸对应；柔直换流阀塔与其它电气设备的连接及安装的相对位置等。

2.3　柔直换流阀安装施工方案的审查

柔直换流阀开工安装前，监理项目部要求施工单位编制柔直换流阀安装专项施工方案，并组织建设单位、设计单位、施工单位、柔直换流阀制造单位对施工方案进行专题审查。重点审查方案中涉及的各阶段施工方法是否正确、是否有针对性；质量、安全控制措施是否切实可行；测量检测手段是否可靠。

2.4　人员和机械设备审查

监理项目部对施工单位的人员、机械设备进行审查。审查施工单位的高空作业人员、电工作业人员、焊接人员、检测人员的有效证件及报审情况，并对人员进行现场验证，检查是否人证相符。

督促施工单位对升降平台车、电动葫芦进行进场报审，检查相关安全性能证明文件是否齐全；水平仪、力矩扳手等工具器必须有合格证，并在有效期内校验合格。

3　施工方法与监理控制要点

3.1　柔直换流阀安装施工流程

施工准备→阀厅验收→设备开箱检查→底部支柱绝缘子安装→焊接框架及第一层阀段吊装→第二层阀段到第四层阀段的吊装→阀塔母线连接→阀塔冷却水管安装→屏蔽管母及相关母线的连接→光缆安装→阀塔角屏蔽、中间屏蔽及底部屏蔽安装→结束。

3.2　柔直换流阀安装环境控制要点

柔直换流阀安装对阀厅环境要求较高，需要在阀厅的土建、空调、水电等工作施工完毕且阀厅进行全封闭并验收合格后，才可进行施工安装。为了确保柔直换流阀安装质量，监理应加强安装环境控制。柔直换流阀安装时，阀厅应满足以下环境要求。

1）阀厅内的地坪、屏蔽接地、预埋铁件、电缆桥架、光缆槽盒等设施已经完善。

2）阀厅已密封（门、墙引线孔洞）且无灰尘，达到柔直换流阀清洁的要求。

3）阀厅的通风和空调系统已投入使用，阀厅内保持微正压（最小为20Pa），温度在5～28℃为宜，相对湿度小于60%，空气过滤有效达到85%。

4）阀支撑结构接地良好，其它设备如接地开关、避雷器、直流隔离开关、直流穿墙套管、电流互感器、电压互感器等安装及试验已完成。

5）外部冷却回路已清洁，在连接法兰处短接进出管。

6）施工用的供水、供电稳定。

3.3　设备及材料开箱检查验收

监理组织物资、施工单位和设备制造厂家，对柔直换流阀进场货物进行开箱检查。对有缺陷的产品，要求设备厂家进行相应的处理，并做好记录。重点进行以下方面检查。

1）元器件的内包装应无破损。

2）阀段组件及紧固螺栓应齐全，紧固无松动，记号无错位。

3）冷却水管管口的临时封堵件齐全。

4）电子元件及电路板应完整，无锈蚀、松动及脱落。

5）屏蔽管母、屏蔽罩表面应光滑，色泽均匀一致，无凹陷、裂纹、毛刺及变形。

6）绝缘件表面应光滑，无裂纹、破损，胶合处填料应完整，结合应牢固。

7）光缆包装完整，只能在安装光缆前打开包装，避免损坏和弄脏。

8）开箱后的设备及材料要做好保护，要注意防潮、防尘。

3.4　底部支柱绝缘子安装

1）先用记号笔在固定绝缘子底座的钢板上进行两个垂直方向的中心划线，同时对需要焊接的绝缘子底座进行同样的中心划线。完成划线工作以后，用直角钢板尺对绝缘子底座和钢板进行定位。

2）用激光投线仪铺助钢板尺对绝缘子底座进行水平度测量，保证水平度要求。再对绝缘子进行点焊预固定，同时结合图纸的尺寸要求，测量其它绝缘子底座的位置。

3）在确定好每个绝缘子底座位置后，如果需要调整的可以通过垫薄铁片的方式进行微调。最后再用满焊的方式完成绝缘子底座的固定工作，焊后清理、校正。

4）绝缘子底座安装好后，监理需组织中间验收。5）将过渡法兰用螺栓固定在底部支柱绝缘子上。6）用起吊工具将安装好过渡法兰的支柱绝缘子起吊到对应的绝缘子底座上，用螺栓预拧紧、固定。

7）采用激光投线仪、水平仪、钢板尺、直角钢板尺对底部支柱绝缘子进行垂直度、水平度测量，并调整，保证绝缘子垂直度、水平度满足要求。

8）必须校对相邻底部支柱绝缘子之间的距离偏差≤±0.5mm。保证相邻底座中心距离和安装螺栓位置，每支绝缘子位置偏差≤±2mm，宽度方向水平度偏差≤0.2mm/m，长度方向水平度偏差≤1mm/m。调整底部支柱绝缘子，同时将原先预拧紧的螺栓拧紧，力矩200Nm，打完力矩后用记号笔标记。

3.5　焊接框架及第一层阀段的吊装

1)将中间两套焊接框架用螺栓固定在中间绝缘子的过渡法兰上，同时用绝缘螺杆将中间4只底部绝缘子固定。

根据激光投线仪的测量结果，调节绝缘螺杆上的锁紧装置，保证中间4只底部绝缘子的垂直度，偏差≤±2mm。最后将底部绝缘子与底座紧固连接。

2)中间两套焊接框架及绝缘拉杆固定后，如图1所示将绝缘子定位焊接支架下，用螺栓固定在绝缘子过渡法兰之间。

3)在阀段吊装之前，需将单侧焊接框架及层间复合绝缘子，用螺栓预装在阀段的单侧，再用阀厅对应位置的起吊设备进行起吊工作。

4)在阀段1的起吊安装过程中，需注意用使用导向杆将阀段侧焊接框架法兰导入，同时用螺栓连接阀段与中间框架的紧固件。适当调整焊接框架的位置，使得导向杆能从对应的法兰孔拉出，最后再紧固焊接框架。

图1　

5)将阀段2～4按逆时针的方向，依次吊入对应的安装位置。

6)将剩下的侧绝缘拉杆和中间绝缘拉杆依次固定，同时将绝缘子定位焊接支架拆除。

7）用激光投线仪分别对未测量垂直度的两侧底部绝缘子进行垂直度测量，调节绝缘螺杆上的锁紧装置，保证拉杆将复合绝缘子紧紧连在一起。如图2所示。最后紧固底部绝缘子与底座的连接螺栓。

8）用阀塔走廊横梁连接前后两个阀塔的焊接框架位置，同时将阀段上的进出水管进行连接。

9）第一层阀塔安装完成后，用水平仪器测量其水平度，水平度偏差≤±2mm。

图2　

3.6　第二层阀段到第四层阀段的吊装

1）将层间复合绝缘子，用螺栓固定在中间4只焊接框架上。

2）固定好层间复合绝缘子后，再将焊接框架与层间复合绝缘子底部进行预先固定，再吊入中间阀塔的层间复合绝缘子上。

3）用层间拉杆绝缘子将中间焊接框架与两侧焊接框架拉紧，同时通过用激光投线仪来结合调整中间焊接框架的垂直度，直到达到图纸要求。

4）将第二层阀段1～阀段4逆时针顺序吊装到阀塔上。吊装时，注意阀段的安装方向和位置。最后连接阀塔走廊横梁及进出水管。

5）将第二层剩下的侧边绝缘拉杆和中间层间拉杆绝缘子进行连接。

6）第三层、第四层的阀段安装参考第二层进行。注意第四层阀段中间绝缘拉杆按技术要求选用型号。

7）每层阀段安装完成后，用水平仪器测量其水平度，水平度偏差≤±2mm。

3.7　阀塔母线连接

1）将中间软导线用螺栓固定在阀段2、阀段4间及阀段1、阀段4间。

2）将中间母排支撑板，用螺栓固定在中间焊接框架的横梁处，与中间母线连接。完成前后连面的中间母线连接，同时将中间屏蔽连接板固定在中间的焊接框架上。

3）按图纸，将端部母排、进线母排、阀塔直母排，用螺栓在两侧焊接支架上紧固连接。同时将屏蔽连接板用螺栓固定在每层焊接框架的立柱上。将水管下钢板用螺栓固定在焊接框架的上横梁上,完成两侧水管及屏蔽固定附件的安装，如图3所示。

图3　

3.8　阀塔冷却水管安装

1）按图纸将大水管、N弯管1、N顶部直管，用螺栓连接起来，固定在水管下钢板焊接件上。

2）在N大水管、N弯管1安装好以后，将每层阀段的出水管、进水管与N弯管1，用斜水管1、斜水管2连接，最终完成水管连接。

3）将底部水管1、底部水管2，通过底部水管夹子、绝缘螺杆，用尼龙螺母固定在绝缘螺杆上，力矩达到技术要求。用尼龙螺栓将水管挂件固定在阀段的绝缘工字梁上。同时拆除底部的拉绳绝缘子。

4）将底部水管1、底部水管2，按图纸上的位置，用尼龙螺母固定在水管挂件上，同时用螺栓固定在水管下钢板焊接件上。恢复安装之前被拆除底部的拉杆绝缘子，完成水管的安装。

3.9　屏蔽管母及相关母线的连接

1)将屏蔽绝缘块，用螺栓固定在过渡法兰上，再将屏蔽管母、进线母排用螺栓固定在屏蔽绝缘块上。

2)先将管母金具固定在顶层屏蔽管母，后将预装好管母金具的顶部屏蔽管母吊上阀塔顶部，用螺栓固定在顶层的层间绝缘子上。

3)固定好管母金具后，再将MS型母线伸缩节、顶部斜母排用螺栓紧固，而顶部斜母排的另一侧螺栓固定在对面半边塔的端部母排上。

3.10　光缆安装

1）柔直换流阀的光缆包括功率模块触发回报光缆、漏水检测信号光缆、阀控屏VGC与脉冲分配屏VCMI之间的通信光缆。光缆铺设顺序应从最近安装VGC和VCMI屏柜的控制保护室的桥臂开始铺设。

在铺设光缆前应对光缆进行现场检测，检测数据与出厂检验报告数据基本一致，确保光缆完好，并记录有损坏光缆编号。

2）由于光缆是由玻璃缆维材料制成，对压力、拉力和变形很敏感。因此光缆束的安装过程中应尽可能的小心以避免压力、拉力和变形产生。

3）安装时，须保证单根光缆的最小弯曲半径为25mm，光缆束的最小弯曲半径为100mm。

4）弯曲半径越小的光缆越易损坏，因此连续运行时，光缆束最小弯曲半径应为130mm，单根光缆最小弯曲半径为30mm。

5）光缆端套的接触面必须干净且无油脂，并且只有在安装前才允许取掉端套。装配光缆时，必须戴上棉手套。

6）光缆束和光缆槽在高电压下运行，应避免光缆、防火材料和光缆槽表面潮湿及污秽。

7）光缆铺设完毕后，需进行光缆的光功率损耗测试和VTE测试，所有备用光缆接头要进行电位固定，阀段模块内的备用光缆固定在模块下方的光缆槽盒内，漏水检测信号备用光缆固定在漏水检测机械件的备用孔内。

3.11　阀塔角屏蔽、中间屏蔽及底部屏蔽安装

1)将阀塔角屏蔽、中间屏蔽，按图纸要求，用螺栓固定在相应位置的屏蔽弯板、屏蔽连接板上。

2)把水平尺放到屏蔽上表面，通过调节螺栓将屏蔽调至水平。

3）按照要求的方向，将底部屏蔽安装在阀塔底部。

4　安装过程监理的检查及验收

1)绝缘子底座安装完毕后是否满足图纸形位尺寸要求，检查底座是否校平。

2)对地绝缘子安装完毕检查是否满足垂直度要求。

3)吊装阀段前检查阀段右侧框架是否和阀段连接好，水管是否完好，软管是否存在弯折。

4)阀塔水路连接好后，检查水路是否畅通，是否存在漏接。阀段与阀段间接头是否连接妥当。按技术要求进行水管压力及气密性试验，保证所有水管连接处紧密无渗漏。

5)阀段吊装完毕，检查阀段间母排连接是否正常。

6)待整个阀塔安装完毕，检查光缆是否按要求连接。

7）阀塔各部位电气距离按设计图纸、产品技术要求进行校对，须满足相关要求。

安装完成的单个阀塔如图4所示。

图4　

5　结束语

在±350kV/1000MV柔直换流阀安装过程中，监理项目部充分发挥了监理的作用，通过对安装条件和安装过程的严格控制，严格执行相关规程规范和设计文件，严格把好审核、检查、验收关，采取巡视检查、平行检查、旁站及验收相结合的方法，发现问题及时要求施工单位处理，取得了良好的监理效果，为该工程安全稳定的运行打下了坚实的基础。