特高壓換流站換流閥安裝關(guān)鍵施工技術(shù)

楊松

國(guó)網(wǎng)四川電力建設(shè)工程咨詢有限公司 四川成都 610056

特高壓直流輸電工程項(xiàng)目電壓提升的同時(shí)其輸送容量也在不斷增加，由此導(dǎo)致對(duì)換流閥的要求也在不斷增加。鑒于此，一定要做好新設(shè)計(jì)和新工藝研發(fā)工作。尤其是在安裝換流閥的過(guò)程中，需要針對(duì)影響特高壓直流輸電換流閥產(chǎn)品的各項(xiàng)因素展開分析和質(zhì)量控制，這樣可以保障換流閥的穩(wěn)定性[1]。本文以特高壓直流輸電工程項(xiàng)目為例，對(duì)特高壓直流輸電換流閥的安裝控制過(guò)程展開分析和研究。

1 特高壓直流輸電工程及換流閥介紹

1.1 換流閥主要設(shè)備組成

一般情況下，特高壓直流輸電工程項(xiàng)目的電壓等級(jí)可分為±800kV和±1100kV。其電流值域?yàn)?000安倍到6250安倍不等，其額定的容量在6400MW～12000MW之間。舉例來(lái)說(shuō)，以某直流輸電工程項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目的電壓為±800kV，額定容量為6400MW。該閥組內(nèi)含有一個(gè)閥廳。由此導(dǎo)致不同的換流站可分為四個(gè)獨(dú)立的閥廳：極1高端閥廳和極2低端閥廳、極1低端閥廳、極2高端閥廳、極2低端閥廳。

換流閥設(shè)備主要采用空氣絕緣和水冷卻結(jié)構(gòu)為主的戶內(nèi)懸吊式雙重閥結(jié)構(gòu)構(gòu)成。不同的閥廳換流閥閥組分別借助冷卻水管系統(tǒng)、管母金具以及換流閥冷卻系統(tǒng)、變壓器設(shè)備連接，不同的閥組對(duì)應(yīng)不同的單元。在針對(duì)換流閥進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，在計(jì)入各類因素如電壓和絕緣配合、閥電子電路單元的抗電磁干擾等等情況下，為了確保設(shè)備的電氣性能要求和安裝要求，需要嚴(yán)格根據(jù)特定的裝配工藝來(lái)對(duì)換流閥的各個(gè)組件部分進(jìn)行專業(yè)化組裝。下文將依據(jù)換流閥的結(jié)構(gòu)組成對(duì)換流閥安裝過(guò)程中控制流程進(jìn)行分析。

1.2 換流閥工作原理

換流器的主要連接方式均采用12脈動(dòng)換流器。12脈動(dòng)換流器的工作原理是利用交流系統(tǒng)的兩相短路電流來(lái)進(jìn)行換相。為降低諧波，將兩組三相橋6脈動(dòng)串聯(lián)形成12脈動(dòng)閥組，其交流側(cè)通過(guò)換流變壓器地網(wǎng)側(cè)繞組而并聯(lián)。換流變壓器的閥側(cè)繞組一個(gè)為星形接線，而另外一個(gè)為三角形接線，從而使兩個(gè)6脈動(dòng)換流器的交流側(cè)得到相差30°的換相電壓。給出了當(dāng)采用兩組雙繞組變壓器時(shí)的12脈動(dòng)換流器原理接線圖。隨著換流器負(fù)荷的增大，換相角μ也增大，其結(jié)果使6個(gè)閥同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間延長(zhǎng)，相應(yīng)的5個(gè)閥同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間縮短。當(dāng)μ=60°時(shí)，“5-6”工況即結(jié)束。在正常運(yùn)行時(shí)，μ＜30°時(shí)不會(huì)出現(xiàn)“5-6”工況，只有在換流器過(guò)負(fù)荷或交流側(cè)電壓過(guò)低時(shí)，才可能出現(xiàn)μ＞30°的情況。

2 特高壓直流輸電換流閥現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量控制

2.1 特高壓直流輸電換流閥產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)

一般情況下，特高壓直流輸電換流閥產(chǎn)品的制造流程可以分為兩大階段：第一階段的核心工作就是在廠內(nèi)開展特高壓換流閥的設(shè)計(jì)、相關(guān)零部件加工、采購(gòu)以及廠內(nèi)部件檢查和組裝等工作，第二階段的工作地點(diǎn)主要集中在現(xiàn)場(chǎng)的換流站內(nèi)，核心內(nèi)容為針對(duì)4個(gè)閥廳換流閥閥塔進(jìn)行組裝以及開展系列的特高壓換流閥現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作等等。由于不同的階段制造目標(biāo)均不相同，所以需要在確保質(zhì)量的前提下保障產(chǎn)品的性能[2]。

2.2 特高壓直流輸電換流閥產(chǎn)品制造依據(jù)

就特高壓換流閥產(chǎn)品的相關(guān)指標(biāo)和特性來(lái)說(shuō)，均包含在相應(yīng)的合同條款內(nèi)部。即要求在設(shè)計(jì)階段要借助設(shè)計(jì)輸入、輸出以及評(píng)審和質(zhì)量控制等將產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和用戶的各項(xiàng)需要量化到設(shè)計(jì)圖紙和資料中。由此可知，該產(chǎn)品的技術(shù)圖紙和技術(shù)文件將成為生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重要線索。為了針對(duì)特高壓直流輸電換流閥相關(guān)的入技術(shù)方案、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等表格數(shù)據(jù)展開有效管理，需要秉承閥組廠商給出的技術(shù)資料和圖紙進(jìn)行質(zhì)量條款的制定[3]。

2.3 特高壓直流輸電換流閥現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程控制

特高壓直流輸電換流閥的現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試工作作為該產(chǎn)品生產(chǎn)制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)也是重點(diǎn)環(huán)節(jié)，對(duì)檢驗(yàn)實(shí)體產(chǎn)品的性能具有重要的作用。鑒于此，要求對(duì)該階段進(jìn)行控制。但是考慮到該時(shí)期現(xiàn)場(chǎng)管理人員和施工人員均來(lái)自不同的單位，會(huì)對(duì)特高壓換流閥設(shè)計(jì)接口的對(duì)接以及施工作業(yè)要求產(chǎn)生一定的影響，所以需要結(jié)合實(shí)際情況做好現(xiàn)場(chǎng)控制工作[4]。

3 換流閥安裝易發(fā)生的故障及處理措施

換流閥安裝常見問(wèn)題有下幾個(gè)方面：①電氣連接故障。在特高壓換流閥安裝的過(guò)程中，如果不針對(duì)位于主通流回路的母線連接表面進(jìn)行有效處理，極有可能導(dǎo)致該部分的螺釘處發(fā)熱。同時(shí)，位于RC回路的螺釘如果擰得不緊，可能也會(huì)導(dǎo)致部分區(qū)域過(guò)熱嚴(yán)重的還會(huì)產(chǎn)生電弧。②光路連接的故障。在特高壓換流閥安裝的過(guò)程中，光纜安裝不到位會(huì)導(dǎo)致光纜被損壞，甚至還會(huì)導(dǎo)致光信號(hào)減弱，對(duì)后期觸發(fā)晶閘管會(huì)產(chǎn)生一定的影響。此外，相應(yīng)的阻燃包如果沒(méi)有被安裝在合適的位置，也可能會(huì)埋下一些火災(zāi)隱患。③水路連接的故障。在該工程項(xiàng)目中，水管接頭安裝位置不正確，也可能會(huì)導(dǎo)致水滲漏，進(jìn)而對(duì)水管和電極管產(chǎn)生一定的影響。④在工程項(xiàng)目中，技術(shù)人員沒(méi)有做好換流閥結(jié)構(gòu)部件的安裝工作也可能導(dǎo)致?lián)Q流閥質(zhì)量降低。鑒于此，在實(shí)際的工程項(xiàng)目之中，可能存在一部分地面絕緣固定支架和閥塔上的部件被人為的安裝錯(cuò)誤的情況，如果此時(shí)進(jìn)行重新安裝，可能會(huì)導(dǎo)致后期的工期被延誤。⑤換流閥接口故障。與換流閥接口的水冷系統(tǒng)的主進(jìn)出水管位置不對(duì)，造成無(wú)法對(duì)接等。⑥其他原因引起的故障。在實(shí)際的安裝過(guò)程中，換流閥接口和水冷卻系統(tǒng)的位置如果不正確，可能會(huì)對(duì)后期的安裝工作產(chǎn)生影響。鑒于此，在起吊和轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程中一定要格外認(rèn)真，避免對(duì)部件產(chǎn)生損壞。一旦部分部件損害，短期內(nèi)會(huì)對(duì)工期產(chǎn)生影響[5]。

4 換流閥安裝過(guò)程中質(zhì)量的管控措施

為了確保特高壓換流閥的安裝質(zhì)量和效果，可以采取以下措施：①?gòu)?qiáng)化設(shè)計(jì)圖紙的審核力度。設(shè)計(jì)圖紙是后期施工的重要參考依據(jù)，設(shè)計(jì)圖紙的合理與否直接關(guān)系著后期施工質(zhì)量的高低。因此，做好設(shè)計(jì)圖紙的全面審核工作則顯得尤為重要。監(jiān)理項(xiàng)目部應(yīng)做好設(shè)計(jì)圖紙的審核工作，特別重視施工中的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)在審核中發(fā)現(xiàn)的不合理之處應(yīng)及時(shí)指出，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)師及時(shí)修改。②可以通過(guò)制定相應(yīng)的換流閥安裝調(diào)試項(xiàng)目工程進(jìn)度表然后根據(jù)完工日期進(jìn)行倒推，這樣可以確保工程質(zhì)量，同時(shí)還可通過(guò)制定4個(gè)閥廳和閥組的安裝調(diào)試進(jìn)度表和不同閥廳閥組的安裝進(jìn)度表進(jìn)行人員和項(xiàng)目的分工。除此之外，還要做好換流閥安裝施工方案交底工作。主要的交底內(nèi)容包括換流閥設(shè)備的介紹、換流閥閥組整體的布局以及不同結(jié)構(gòu)閥塔的分布情況以及相關(guān)的換流閥接口技術(shù)要去等等。③換流閥安裝關(guān)鍵工序控制。還需結(jié)合換流閥圖紙和換流閥安裝操作的相關(guān)說(shuō)明書來(lái)做好換流閥安裝工作，盡量減少不必要的工序，將較多的安裝項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)化。同時(shí)，還要做好工序作業(yè)檢查卡的編寫工作，針對(duì)作業(yè)內(nèi)容、安裝工藝以及相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行工程項(xiàng)目施工。④監(jiān)理實(shí)施細(xì)則編制。監(jiān)理部門還應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙等相關(guān)要求，編制監(jiān)理實(shí)施細(xì)則，細(xì)則中應(yīng)對(duì)監(jiān)理工作質(zhì)量控制流程、監(jiān)理工作方法等作出明確的說(shuō)明。所制定的監(jiān)理細(xì)則應(yīng)由總監(jiān)理工程師簽字確認(rèn)后方可正式實(shí)施。⑤換流閥設(shè)備本體檢查和調(diào)試。在針對(duì)換流閥設(shè)備進(jìn)行檢查和調(diào)試的過(guò)程中，在現(xiàn)場(chǎng)安裝工作結(jié)束后，需要及時(shí)進(jìn)行清洗和檢查，并要同時(shí)做好施工人員自檢和互檢工作。還要做好水壓實(shí)驗(yàn)和電氣實(shí)驗(yàn)工作，針對(duì)一些新產(chǎn)生的問(wèn)題，要及時(shí)進(jìn)行跟蹤處理，然后由技術(shù)員檢查，確認(rèn)換流閥全部消缺[1]。

5 案例分析

5.1 工程概述

該工程案例屬于我國(guó)大氣防污染計(jì)劃“四交四直”特高壓輸電工程中的一部分，其輸電線路總長(zhǎng)度為1238千米，是目前世界上第二個(gè)輸送容量符合超過(guò)1000×104kW.±800kV且受端分層直接接入到交流電網(wǎng)的特高壓直流工程項(xiàng)目。

5.2 設(shè)施安裝

（1）頂屏蔽罩安裝。①頂部架的安裝。在安裝頂部架的工程項(xiàng)目中，需要嚴(yán)格按照以下步驟來(lái)進(jìn)行安裝：首先，需要針對(duì)框架結(jié)構(gòu)中間的橫梁連接體進(jìn)行連接，然后借助型號(hào)為M12×50不銹鋼內(nèi)六角將其螺栓連接在一起，共同穿過(guò)頂層屏蔽罩的外側(cè)部分。其次，需要針對(duì)頂層的屏蔽罩的支撐件進(jìn)行安裝，需要借助型號(hào)為8×40不銹鋼內(nèi)六角螺栓并采用由下往上的方式穿過(guò)，直到頂層屏蔽罩安裝結(jié)束后，再將頂屏蔽罩支撐腿和框架擰緊，安裝相應(yīng)的頂部光纜槽用于支撐。要確保型號(hào)為M10×40不銹鋼內(nèi)六角螺栓呈從下往上的方式穿過(guò)并擰緊。需要采用型號(hào)為用M10×20、M10×40、M8×20不銹鋼內(nèi)六角螺栓光纖分線槽用于支撐頂部的框架、支撐件以及框架橫梁結(jié)構(gòu)。最后還需要安裝主水管固定塊，要采用型號(hào)為M10×40不銹鋼內(nèi)六角和螺栓連接在一起，并和水管固定塊連接。并要根據(jù)圖紙上的安裝要求，將分支路水管安裝在固定塊上方，上面固定塊與下固定塊用M10×55不銹鋼連接螺栓連接；安裝上母排支承，用M10×40不銹鋼的內(nèi)六角連接螺栓緊固，將頂部母排支承與頂部的框架。②頂屏蔽罩安裝。在安裝頂層屏蔽罩的過(guò)程中，要將頂層屏蔽罩外側(cè)的四個(gè)吊耳用兩根型號(hào)為3t×4m的吊繩進(jìn)行吊裝。需要采用型號(hào)為M8×30不銹鋼螺栓連接頂層屏蔽罩的八個(gè)支撐腿和屏蔽罩殼，然后按照力矩要求擰緊。要確保頂部的軛板連接在懸吊部分的絕緣子上面。

（2）底層部件安裝。在安裝底部絕緣螺桿的過(guò)程中，需要依靠鋁支架將絕緣螺桿的上部和下部連接在一起，然后做好底部架和底部屏蔽設(shè)備的安裝工作。除此之外，需要嚴(yán)格根據(jù)圖紙的相關(guān)要求做好鋁型材板和鋁條的安裝工作，要確保至少有一個(gè)角鋁位于長(zhǎng)絕緣螺桿的一側(cè)。此外，要保障安裝好的底部支架和底部屏蔽設(shè)備和絕緣螺桿連接在一起，同時(shí)也可以用水平儀進(jìn)行測(cè)量，確保其呈現(xiàn)水平狀態(tài)。還要根據(jù)圖紙的要求對(duì)鋁條和支架的距離進(jìn)行調(diào)整，使用扭矩扳手緊固M30螺母，擰緊力矩為75N·m。用M12×80螺栓，將角鋁與層間母線連接，并用平墊、六角螺母、彈墊緊固，擰緊力矩79N·m。

（3）模塊安裝。在進(jìn)行模塊安裝的過(guò)程中，需要應(yīng)用專業(yè)的起吊設(shè)備在閥塔內(nèi)安裝相應(yīng)的電抗器組件和晶閘管設(shè)備。在安裝模塊的過(guò)程中，需要采用交替安裝的方式來(lái)確保閥架呈現(xiàn)垂直態(tài)勢(shì)。需要嚴(yán)格按照安裝順序進(jìn)行安裝，如需要先安裝相應(yīng)的電抗器組件、晶閘管組件，然后在鋁支架的中間安裝相應(yīng)的電抗器組件，最后將晶閘管組件安裝在電抗器組件兩側(cè)即可，然后借助螺釘以及法蘭鎖等工具進(jìn)行加固。

（4）平臺(tái)安裝。4個(gè)絕緣軸采用尼龍螺栓、尼龍螺母安裝在平臺(tái)上；每個(gè)雙閥閥塔的2、4層分別安裝兩個(gè)絕緣平臺(tái)，并用絕緣螺母緊固。

（5）閥層框架安裝。按照?qǐng)D紙要求，安裝層間絕緣螺桿與鋁制支架，調(diào)整螺母使閥頂架與鋁支架之間的距離以及鋁制支架之間的距離，然后按圖紙要求將套筒和螺母擰緊。

（6）通流回路接頭端子發(fā)熱控制。①必須對(duì)主通流回路上的設(shè)備及金屬等連接點(diǎn)完成直阻測(cè)試，然后對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，然后對(duì)比質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)作出測(cè)試結(jié)果判定，及時(shí)整改不能滿足連接需求的點(diǎn)，并形成相應(yīng)的整改記錄檔案。②在連接設(shè)備之前，需對(duì)表面的氧化層進(jìn)行打磨，可以選用400目細(xì)砂紙完成，打磨完成后用丙酮對(duì)打磨面進(jìn)行清洗，清洗完成后用衛(wèi)生紙或白棉布將打磨面擦干，完成上述工作后才可以進(jìn)行安裝連接[2]。③在緊固螺栓時(shí)，必須按照力矩要求進(jìn)行，緊固力矩應(yīng)采用100%標(biāo)準(zhǔn)螺栓緊固力，緊固自檢后劃線。④閥廳的連接所采用的是：1螺母、1螺栓、2彈墊、2平墊。⑤必須對(duì)主通流回路接線端子各個(gè)設(shè)備的螺母、螺栓、等電位線進(jìn)行防腐處理。⑥必須均勻涂抹電膏，避免過(guò)多涂抹而出現(xiàn)結(jié)塊，并對(duì)電膏型號(hào)進(jìn)行記錄。

6 結(jié)語(yǔ)

特高壓換流閥安裝過(guò)程控制主要針對(duì)安裝階段，對(duì)換流閥制造的量化管理從技術(shù)要求方面進(jìn)行思考和落實(shí)，旨在建立合同質(zhì)量、設(shè)計(jì)質(zhì)量、制造質(zhì)量的相應(yīng)有機(jī)聯(lián)系，最終實(shí)現(xiàn)換流閥產(chǎn)品全部性能目標(biāo)。理解換流閥的技術(shù)性能要求和結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)，在安裝換流閥時(shí)，要正確處理關(guān)鍵工序，標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，實(shí)現(xiàn)零誤差的安裝，可以很好地實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)換流閥產(chǎn)品。