国家电网公司加快推进发展±1100kV特高压直流输电技术,可进一步提升直流输电的输电距离和容量,输电能力提升50%,由8GW提升至12GW,输电距离可达3000公里以上。设备公司于2011年启动了±1100kV特高压换流变压器关键技术研究,并于2017年依托昌吉-古泉±1100kV特高压直流输电工程,启动了±1100kV直流工程用超大容量、高可靠性换流变压器研制。
对本项目而言,在满足铁路运输的前提下,针对±1100kV直流工程用换流变压器电压等级及容量提升带来的绝缘结构复杂、漏磁温升控制、空间布局难度大等难点,确定换流变压器绝缘结构设计方案。同时,为了避免天山、宜宾换流站火灾事故,基于换流变压器爆炸着火时火情快速蔓延、危及直流系统其他设备安全特点,成功研制换流变压器储油柜、本体快速排油系统装置,并应用到实际工程中,保证设备的安全可靠运行。
(1)首次建立了±1100kV直流输电工程用单柱最大容量303.75MVA的换流变压器绝缘结构模型;发明一种新式调压绕组结构,大大降低了大电流引线合成电流产生的漏磁影响;发明一种换流变压器调压引线定位装置,保证预装后引线装配时出头位置与开关出线位置一致;发明一种特高压变压器用出线装置,解决了网侧引线油箱内部占比空间大、屏蔽复杂等问题,缩小油箱内部空间,满足了铁路运输极限尺寸要求。(2)针对网侧750kV绕组端部轴向出线方式,提出绕组端部漏磁控制方案,发明一种漆包轴向组合导线;为解决高电/热耦合场绝缘快速老化问题,采用强油导向及新式密封设计结构,绕组热点温升较以往产品降低5K。(3)本项目通过进行排油管路理论验证计算与试验验证结合的方式,首次成功研制换流变压器储油柜、本体快速排油系统装置,为特高压电网直流系统设备的安全可靠运行、保证运检人员人身安全提供了有力保障。(4)针对超大容量及超远距离铁路运输要求,本项目创新性地优化关键组部件的结构设计及试验方法,确保换流变压器在生产、运输及运行等全过程链的可靠性。
国家电网公司加快推进发展±1100kV特高压直流输电技术,可进一步提升直流输电的输电距离和容量,输电能力提升50%,由8GW提升至12GW,输电距离可达3000公里以上。设备公司于2011年启动了±1100kV特高压换流变压器关键技术研究,并于2017年依托昌吉-古泉±1100kV特高压直流输电工程,启动了±1100kV直流工程用超大容量、高可靠性换流变压器研制。
该项目已获授权发明专利3项、实用新型专利6项,发表核心期刊论文2篇;2019年经中电联鉴定认为“产品主要技术性能指标达到同类产品国际领先水平”;项目获2021年国网公司科技进步奖三等奖、2021年山东机械工业科技奖二等奖和2021年度山东电工电气公司科技进步奖一等奖。项目并入选国家能源局第一批能源领域首台(套)重大技术装备项目和2021年度山东省首台(套)技术装备及关键核心零部件产品名单。
公司生产的昌吉-古泉±1100kV 特高压直流输电工程昌吉站10台换流变压器,于2019年6月已成功带电运行。实现销售收入10.26亿,利润约1.89亿。依托本项目研制成功的换流变压器快速排油装置,在泰州、临沂等换流站得到广泛应用,为特高压电网直流系统设备的安全可靠运行提供了有力保障。
基于±1100kV直流输电工程用超大容量、高可靠性换流变压器的研制成功及带电运行,标志着公司掌握了±1100kV直流工程用超大容量、高可靠性换流变压器设计制造技术,全面深入的掌握了不同类型换流变压器设计制造核心技术,丰富国内电工装备高端产品种类,扩大国内电工装备企业的产能,促进了社会经济发展,为国家电网特高压建设提供有力保障和支撑。
同时,作为西电东送的能源大通道,该工程对于促进新疆能源基地开发、实现新疆跨越式发展和长治久安、落实大气污染防治计划、保障华东地区电力可靠供应、拉动经济增长、引领技术创新具有十分重要的意义。工程满负荷投运后,每年可向华东地区输送电量660亿千瓦时,可满足华东5000万家庭用电需求。同时,可减少煤炭运输3024万吨,减排二氧化碳5940万吨、二氧化硫14.9万吨、氮氧化物15.7万吨,有效助力大气污染防治。