±500 kV超高壓混合式直流斷路器安裝技術分析

國文亮，李 雪，劉吉昀

（國網(wǎng)北京市電力公司檢修公司，北京 100096）

0 引 言

±500 kV超高壓混合式直流斷路器屬于全新的設備，在安裝的時候其高度較高、體積龐大，且結構十分復雜、組件較多，因此需要對它的安裝技術進行深入的探索，確保其科學合理地被安裝，為后期順利投入使用并促進我國的柔性直流輸電工程發(fā)展奠定基礎。

1 柔性直流輸電工程概述

輸電技術在發(fā)展的過程中已經(jīng)經(jīng)歷了直流輸電、交流輸電、交直共存輸電的發(fā)展，但是仍然存在很多問題沒有解決，因此誕生了柔性直流輸電技術，解決了交直流輸電的問題，促進了輸電方式的變革[1]。柔性直流輸電工程是一種全新的直流輸電技術，在全世界范圍內(nèi)已經(jīng)得到了比較廣泛的應用，但是在我國的應用直到2020年的張北柔性直流輸電工程的建設才開始。

2 ±500 kV超高壓混合式直流斷路器安裝技術

2.1 安裝環(huán)境的控制

直流斷路器的設備在進行安裝時對環(huán)境的要求較高，因此對環(huán)境的控制是安裝±500 kV超高壓混合式直流斷路器的重點以及難點問題。同時，±500 kV超高壓混合式直流斷路器的體積較大，安裝時的結構較為復雜，而且精細化的程度較高，這就意味著施工的難度很大，對環(huán)境以及質量的要求較高。在具體的安裝中，安裝人員應該對閥廳進行合理的布置。

（1）在出入口的地方設置一個除塵的過渡間。

（2）設置一個登記臺，對往來人員進行登記。

（3）要有相關的工具和設備，如辦公桌椅、衣柜以及閘機和液晶顯示屏。

（4）在入口處安裝門簾并放置鞋膜機，這樣就可以全面地阻擋外面的風沙進入到里面。

（5）在出口的位置還要設置一個風淋間，這是專門給施工人員使用的，確保其在進入閥廳的時候身上沒有灰塵。

施工人員在進入閥廳時要經(jīng)過風淋間，風淋間開始工作的同時閥廳內(nèi)部的設備開始運行。設備應在閥廳的入口處進行拆箱，并放入到設備專用的風淋間中進行除塵處理，確保進入到閥廳的設備完全不會存在灰塵。為了檢測斷路器安裝的環(huán)境中灰塵的情況，需要在閥廳內(nèi)部安裝相關的檢測裝置，實時監(jiān)控設備安裝的每一個環(huán)節(jié)，確?？諝庵械念w粒物含量符合安裝的標準[2]。

2.2 應用三維建模技術進行指導

電力電子式的直流斷路器在具體安裝時，需要施工人員對主塔的結構進行詳細的了解，這種形式的直流斷路器主要是由開關、主支路、轉移支路以及避雷器等4種模塊構成。在這4種模塊中，主支路是單層的設計，位于閥塔的鋼盤上；開關、避雷器以及轉移支路同樣位于鋼盤上，但是5層的布置，分別有10個模塊。而且開關以及避雷器分別位于閥塔的左右兩側，轉移支路與避雷器相距較近，同時轉移支路的首尾部分和避雷器的兩端電氣分別相連；在開關與轉移支路之間的是主支路。直流斷路器主塔的結構示意圖如圖1所示。

圖1 主塔的結構示意

在直流斷路器進行安裝時，需要應用到專用的爬梯，但是施工人員在安裝時需要注意直流斷路器的每一個模塊的下面的支柱絕緣體的安裝，都應該保證其橫向和縱向的水平高度差不能夠超過2 mm，而且要保證水平中心距離的誤差不能超過2 mm。因此，在安裝時為了確保安裝正確，就需要先利用三維建模技術模擬安裝的過程，將每一個組件的安裝過程都模擬出來，可以有效地降低安裝的失誤，同時提高施工的效率，保證每一個組件都被準確地安裝，確保安裝的質量[3]。直流斷路器安裝專用爬梯示意圖如圖2所示。

圖2 直流斷路器安裝專用爬梯示意

耦合負壓式的直流斷路器的主塔構成主要有開關、緊耦合電抗器、耦合負壓裝置、MOV避雷器、閥段模塊以及100 kV隔離變等6個部分。這種形式的直流斷路器在安裝時是按照從下到上的順序安裝的，在每一層的全部模塊全部安裝完以后，才能開始下一層模塊的安裝，在具體的安裝中要注意安裝的順序。

2.3 特殊組件專用工裝的使用

在進行直流斷路器的安裝時，有很多設備是需要進行吊裝的，例如，絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）閥段模塊的關鍵設備在安裝時就需要采用吊裝的方法，并需要在吊裝時保持平衡的狀態(tài)，這樣設備才能夠一次性安裝到位，不會存在誤差。在具體的施工中，使用各種設備安裝時的專用工裝進行相應設備的安裝，需要進行吊點的準確設置，只有吊點的位置選擇合理，才能夠保證相關設備的安裝質量[4]。例如，在轉移支路進行安裝時，需要使用轉移支路安裝的專用工裝，這樣才能夠保證轉移支路在安裝時精準無誤，為后續(xù)的使用奠定基礎。轉移支路安裝的工裝示意圖如圖3所示，圖中圈出部分表示的是U型環(huán)的安裝位置。

圖3 轉移支路安裝專用工裝示意

轉移支路在進行吊裝的時候，施工人員要保證4個U形環(huán)所在的鋼梁應該與變壓器接近，在起吊之前一定要確定吊點是否準確、穩(wěn)定，如果轉移支路的電容在右側的位置，就要將吊帶固定在相應的4個U型環(huán)上，如果在左側的位置，那么就要將吊帶固定在另外的4個U型環(huán)上。轉移支路和專用吊裝的工裝加在一起的重量是4.5 t，可以使用2根5 t的吊帶進行吊裝，再采用頂部預留8 t行吊的方式進行吊裝。

2.4 對專用爬梯的研制

由于±500 kV超高壓混合式直流斷路器是一個大型的工程構造，其主塔的整體構造就要長達13.929 m，寬達7.35 m，高達15.45 m，整體機器設備的重量超過120 t，因此為了能夠更好地使用±500 kV超高壓混合式直流斷路器，需要對其研制出專用的爬梯[5]?！?00 kV超高壓混合式直流斷路器專用爬梯的研制工作，使工作人員沒有直接接觸機器設備，不會具有超高壓帶來的風險，大大地提高了工作人員直接攀爬混合式直流斷路器的安全指數(shù)。同時，±500 kV超高壓混合式直流斷路器的主塔上面的構建有鋼盤、光纖水管的閥支架，構成較為復雜，借用專用的爬梯可以更好地完成直流斷路器設備外部的安裝工作，提高了設備安裝的效率，使±500 kV超高壓混合式直流斷路器的建設工作的工期可以大范圍縮短。此外，±500 kV超高壓混合式直流斷路器專用爬梯的研制，方便工作人員在直流斷路器真正運轉工作之后對其進行的檢查，幫助工作人員第一時間發(fā)現(xiàn)機器設備的問題并加以調試，避免機器設備出現(xiàn)故障而引起的工期延誤和對工程質量產(chǎn)生影響。對±500 kV超高壓混合式直流斷路器專用爬梯的研制要選擇絕緣電性能較好、抗腐蝕能力較強、較為堅硬的材料作為爬梯的原料，可以保證爬梯質量符合±500 kV超高壓混合式直流斷路器的應用需求。

2.5 調試的方法

為了保證±500 kV超高壓混合式直流斷路器具有良好的性能，后續(xù)工作可以平穩(wěn)運營，要對其進行一些調試工作。對±500 kV超高壓混合式直流斷路器的回路電阻的測試方法應當選擇直流降壓法測量。首先要保證測試的儀器有預熱的過程，時間在30 s左右，將電流夾子和電壓夾子分別設立在斷路器的兩側，用專業(yè)的回路電阻測試來對機器設備進行檢測，它的工作原理是利用電流壓降法，保證±500 kV超高壓混合式直流斷路器的回路電阻符合生產(chǎn)應用的實際需要。對±500 kV超高壓混合式直流斷路器的分合閘時間的測試工作應選用特性測試儀來完成極性測量。將測試儀的夾子夾在±500 kV超高壓混合式直流斷路器相對應的出線端口上，信號線接在分合閘線圈的端口上，用先合再分的方法完成測試工作。按照電氣安裝工程裝置的相關要求，要對±500 kV超高壓混合式直流斷路器進行操動機構的測試。首先要保證±500 kV超高壓混合式直流斷路器處于檢修的工作狀態(tài)，在現(xiàn)場人為地將控制操作把手挪到待定的位置，保證機器設備上已經(jīng)沒有電壓，然后將試驗的電源調整到特定電壓的1/3左右，再按下啟動按鈕之后，迅速對±500 kV超高壓混合式直流斷路器的動作情況進行檢查，若機器可以正常運轉，則表明電壓偏低；若機器不運轉，應慢慢地將試驗電壓加大，一直到機器可以正常運轉。

3 ±500 kV超高壓混合式直流斷路器未來的發(fā)展前景

±500 kV超高壓混合式直流斷路器是一種全新的柔直電網(wǎng)領域設備，它應用在具有高電壓和大電流的柔性直流輸電工程中。因為±500 kV超高壓混合式直流斷路器具有較強的限流能力，可以對直流回路進行精確的控制，當設備中的電流超過目標設定的壓力值就可以實現(xiàn)直流開端，在未來的發(fā)展應用中不僅可以用于輸電工程中，同時可以應用在與電力密切相關的行業(yè)，例如電動汽車行業(yè)、電力電源的運輸行業(yè)、軌道交通等領域?！?00 kV超高壓混合式直流斷路器是機械式和固態(tài)式直流斷路器的綜合，克服了各自的缺點，同時具有雙方的優(yōu)勢，可以解決大部分的新能源發(fā)展所帶來的問題。相關數(shù)據(jù)表明，2022年－2026年，直流斷路器未來的發(fā)展規(guī)模一定會加大拓展，國際市場上直流斷路器行業(yè)正在呈快速發(fā)展的態(tài)勢，±500 kV超高壓混合式直流斷路器作為先進的技術代表，未來一定可以被應用在更多的領域，發(fā)揮出自己無可取代的作用。

4 結 論

進行柔性直流輸電工程建設時需要對±500 kV超高壓混合式直流斷路器的安裝技術進行深入的探索，確保其在安裝時的安全性?！?00 kV超高壓混合式直流斷路器的安裝技術為我國的輸電工程的進一步發(fā)展創(chuàng)造條件，滿足了我國居民生產(chǎn)生活的用電需求，促進了我國電力行業(yè)的進步。