新一代柔性直流换流阀安装技术的研究与运用

胡文华 周本立 耿 淼

（安徽送变电工程有限公司，安徽 合肥230061）

近几年可再生能源在电网中占比不断增高，传统直流技术无法合理应对新能源入网的需求，好在高压直流输电领域的技术突破为我们带来了新的选项，基于柔性直流输电技术的新型网络体系在应对新能源入网的情况下有着得天独厚的优势，同时为响应低碳办冬奥的要求，国家开始建设张北柔性直流工程。

工程包含北京、丰宁、张北、康保四座换流站，其中康保换流站站址位于我国北部极寒多风沙地区，换流阀安装期间风沙大、气温低，而阀厅每天存在大量的换流阀及直流断路器设备及附件进入阀厅；同时柔直换流站单阀厅24 个换流阀塔在有限空间内紧凑的结构布置和超大超重的安装单元，都给安装带来了极大的挑战。

本文通过对柔性直流换流阀的安装方法进行研究与探讨，总结出针对直流换流阀的安装流程以及专用工机具，希望对以后类似电力设备安装能有所帮助。

1 多元化除尘措施

在阀厅人员出入口设置除尘过渡间，所有人员出入需严格登记并更换专用防尘服和软底鞋，除尘间入门设置门帘和鞋膜机用于阻止外界风沙进入，出口设置风淋间，可以清除进入阀厅施工人员身上的携带的灰尘，从而保证阀厅内的安装环境。

对设备进入阀厅也设置专门的除尘通道，在阀厅外侧设备通道入口设置设备风淋间，室外设置专用拆箱区，确保设备进入阀厅前与大颗粒污染物有效隔离，设备开箱后再通过外部擦拭、清洁防护塑料薄膜并经设备风淋间的风淋除尘等方式，防止将大颗粒粉尘带入阀厅内部，保证转移到阀厅设备的洁净无尘。

换流阀对安装条件提出了明确要求。温度需要保持10～25℃范围内，相对湿度小于50%，PM2.5 数值24 小时平均应小于50（μg/m3），阀厅空气洁净度等级应达到百万级防尘标准，因此我们在阀厅设置了设备安装环境一体机监测系统, 通过集成式温湿度监测探头和6 个粉尘检测探头实时监测记录阀厅内的温湿度和粉尘情况，并编制程序根据采集的数据与标准进行对比判断，发现温湿度和粉尘度超标时，发出报警信号；安排专人采用洗地机对阀厅地面进行不间断清洁，加大空调送风量，短时间内将阀厅内空气排出。

图1 环境监控一体机现场实际运用展示

2 专用工装辅助流水线作业

新一代柔直换流阀采用阻尼系统设计，其阀组件是通过伸缩气缸、阻尼线、绝缘螺杆和万向节间配合柔性支撑，此支撑方式有效地解决了设备长期运行震动所带来的安全隐患，同时也增加了设备自身的抗震等级，与刚性连接相比设备的使用寿命大大延长。但是阻尼系统和万向节配合支撑的结构设计给设备整体的调平精度（误差±1mm 要求）带来较大困扰。

为此工程项目团队通过对其结构的研究，决定先用工装进行预调平，在通过流水线式紧固阻尼器达到精准调平。底层4个万向节的安装调整是一个细致且复杂的工作，需要在底部四根支撑绝缘子对角距、临间距误差调整至合适范围内后进行安装，安装时作业人员利用升降车，通过研制的专用调平工具，将四个活动的万向节安装至底屏蔽罩内的支柱绝缘子上，并保持四角的四个万向节对角距、临间距、水平度误差满足设计要求，安装完成后及时紧固固定螺栓。

将阻尼器本体安装至换流阀底部，利用专用阻尼线和绝缘螺杆连接至底屏蔽罩内固定点，固定后调节阻尼器及张紧结构，阻尼器的紧固采用多点螺旋式紧固，逐步加大紧固力矩值，调整张力直至符合设计标准。

图2 阻尼器及张紧结构安装

3 三维模拟技术模拟安装过程

由于阀厅布置结构紧凑，在换流阀安装前，使用三维模拟技术，模拟出一套完善的支撑式柔直换流阀的安装流程，可以提前识别设备IGBT 关键模块吊装过程中可能遇到的风险点，进而降低实际吊装风险；也可以通过三维模拟模拟技术将工序进行细致分解，并通过模型图的形式在安装开始前展示出来，便于施工人员理解各工序安装过程中的关键点，保证安装工作的顺利开展。

4 专用吊装工具和转运平台的应用

阀组件安装单元尺寸为4000*2500*1200，单层重4.8t，共计228 个，如何将大尺寸、超重量的阀组件快速的在阀厅内转运，安全、精准、高效的安装于阀塔上。攻关小组针对阀组件自身结构和行车单点吊装的特点，和厂家共同研制专用转运平台和专用工装，便于将开箱后的阀组件倒运至安装位置附近进行地面组装、吊装等，同时也能够将4.8t 重的阀段精准就位于指定安装位置，实现了工厂化精度装配。专用吊具重1.2t，吊装重5.2t，使用2 根10 米长5t 吊带，利用阀厅顶部预留6t 行吊，将阀组件整体吊装至支撑绝缘子上，同时按图纸力矩要求紧固螺栓。

5 气动回路的全程防护

由于新一代柔直换流阀内部电容器在停电检修时可能因储存电荷而对人体造成伤害，危险性极高。气动回路的作用就是在检修过程中推动接地连杆，使阀段内所有的电容模块接地，从而保证检修人员的安全。气动不会受电磁场干扰，其可靠性比电动信号高的多，人身安全也可以得到更好的保障。但是PVDF 气动管路沿水管沟布置，容易造成机械损伤，从而导致电容模块误接地或检修时未接地等情况，通过与设计及厂家沟通，将气动回路设计为沿沟壁布置，全程设置不锈钢槽盒进行保护，确保其可靠性。

6 结论

交流远距离输电损耗较大，长距离输电不经济，常规直流输电送端交流电网必须具有较强的电压支撑能力，另外常规直流工程送电功率需保持稳定，不能频繁波动。而柔性直流输电送受端可与弱交流系统联系，不受新能源出力波动导致的功率变化，运行方式比较灵活，是解决大规模新能源送出消纳问题的全新手段，是国家可再生能源上网与节能减排的重要技术支撑。

柔性直流换流站相较于常规直流换流站技术难度高，换流阀更是换流站的命脉。现阶段新型柔性直流换流阀安装技术的重难点已经查明，相依的应对措施已经实施并取得良好效果。为国家未来对可再生能源进行大规模长距离调配发挥更大作用。