中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：特高壓直流換流閥被譽(yù)為特高壓直流輸電工程的“心臟”，是實(shí)現(xiàn)交流電能和直流電能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備。面向國家重大需求，國家電網(wǎng)有限公司自2004年開展自主產(chǎn)權(quán)換流閥及其試驗(yàn)技術(shù)研究，相繼攻克換流閥電氣特性等核心技術(shù)，成功研制出我國首個(gè)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的特高壓直流換流閥，主要技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，打破了跨國公司40余年的壟斷地位，先后通過了國家能源局、中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)以及國際權(quán)威電力認(rèn)證機(jī)構(gòu)KEMA鑒定認(rèn)證。
2015年，±800千伏特高壓直流輸電換流閥關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目獲國家電網(wǎng)公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎(jiǎng)，2016年獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。目前，該成果成功應(yīng)用于錦屏—蘇南、白鶴灘—浙江、巴西美麗山送出二期特高壓直流工程等17項(xiàng)國內(nèi)外特高壓直流輸電工程，實(shí)現(xiàn)了高端電力裝備“中國創(chuàng)造”“中國引領(lǐng)”。A5000型特高壓直流換流閥模型在中國共產(chǎn)黨歷史展覽館展出，并列入該館永久館藏展品。
開拓進(jìn)取
打造中國人自己的試驗(yàn)平臺(tái)
6月4日，由南瑞集團(tuán)有限公司中電普瑞電力工程有限公司承擔(dān)的寧夏—湖南±800千伏特高壓直流輸電工程中寧換流站換流閥項(xiàng)目、哈密—重慶±800千伏特高壓直流輸電工程渝北換流站換流閥項(xiàng)目正式啟動(dòng)型式試驗(yàn)工作。
試驗(yàn)平臺(tái)既是換流閥的研制工具，又是檢驗(yàn)工具。沒有它，研發(fā)換流閥無異于紙上談兵。此前，國際上只有個(gè)別跨國公司擁有直流試驗(yàn)平臺(tái)，國內(nèi)的換流閥要運(yùn)至歐洲才能作試驗(yàn)。
為打造中國人自己的試驗(yàn)平臺(tái)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)廣泛閱讀資料，厘清了換流閥在工程正常運(yùn)行和系統(tǒng)故障中可能承受的電壓、電流強(qiáng)度和波形。在最困難的電路拓?fù)溲芯侩A段，研發(fā)團(tuán)隊(duì)為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的電路拓?fù)?，幾個(gè)月連軸轉(zhuǎn)，一遍遍進(jìn)行計(jì)算、仿真試驗(yàn)，前后推翻5種設(shè)計(jì)方案，終于提出了雙注入合成試驗(yàn)方法。
2009年，研發(fā)團(tuán)隊(duì)研制出我國首套特高壓換流閥型式試驗(yàn)裝置，結(jié)束了我國換流閥20余年“國內(nèi)組裝、國外試驗(yàn)”的窘境。截至目前，該裝置已為近20項(xiàng)特高壓工程提供技術(shù)支撐，節(jié)約建設(shè)成本數(shù)十億元。
攻堅(jiān)克難
掌握特高壓換流閥核心技術(shù)
一個(gè)換流閥單閥由上百個(gè)晶閘管串聯(lián)組成，一系列的技術(shù)難題擺在研發(fā)團(tuán)隊(duì)面前：換流閥晶閘管動(dòng)態(tài)均壓、微秒級(jí)開通關(guān)斷一致性、換流閥寬頻電壓下的電位分布及屏蔽系統(tǒng)設(shè)計(jì)、換流閥電磁場(chǎng)研究及高電位驅(qū)動(dòng)板電磁兼容設(shè)計(jì)、雙冗余閥控系統(tǒng)無擾動(dòng)切換、龐大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通信和處理……
在多位專家學(xué)者的幫助下，研發(fā)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)開展電氣應(yīng)力、電磁場(chǎng)強(qiáng)度、電位分布和晶閘管動(dòng)態(tài)均壓參數(shù)等一系列理論計(jì)算和研究，從一個(gè)個(gè)晦澀艱深的公式推導(dǎo)計(jì)算，最終完成指導(dǎo)電氣設(shè)計(jì)的幾百頁研究報(bào)告。研發(fā)團(tuán)隊(duì)精確計(jì)算出換流閥每個(gè)部件的電氣參數(shù)和設(shè)備的抗震能力、發(fā)熱功率及冷卻系統(tǒng)參數(shù)，并研制出一系列關(guān)鍵零部件；對(duì)±800千伏高電位晶閘管觸發(fā)與檢測(cè)板的電磁干擾強(qiáng)度進(jìn)行了充分的理論計(jì)算和試驗(yàn)測(cè)試，為驅(qū)動(dòng)板電磁兼容設(shè)計(jì)提供了有力支撐；開發(fā)出能夠無擾動(dòng)切換、具備龐大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通信和處理能力的閥控系統(tǒng)。
2010年6月23日晚，來自國際權(quán)威電力認(rèn)證機(jī)構(gòu)KEMA的監(jiān)造人員看到研發(fā)團(tuán)隊(duì)模擬出最惡劣工況的非周期觸發(fā)試驗(yàn)波形時(shí)，給予高度評(píng)價(jià)。這讓堅(jiān)守一線的研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員驕傲無比：“我們終于掌握了特高壓換流閥核心技術(shù)，打破了國外技術(shù)壟斷，再也不用受制于人了！”
一周后，研發(fā)團(tuán)隊(duì)正式宣布特高壓換流閥研制成功。我國特高壓換流閥完成了基礎(chǔ)理論研究、設(shè)備研制、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、工程實(shí)施等系列技術(shù)研究，攻克了特高壓換流閥長間隙放電特性研究、閥模塊水電極防腐蝕等關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，主要技術(shù)參數(shù)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，打破了跨國公司40余年的技術(shù)壟斷，在國際直流輸電領(lǐng)域發(fā)出了“中國聲音”。
步履不停
“中國智造”走向世界
科技創(chuàng)新是為了服務(wù)工程應(yīng)用與社會(huì)發(fā)展，工程化應(yīng)用是對(duì)換流閥性能最好的驗(yàn)證。2011年，中電普瑞電力工程有限公司作為自主可控?fù)Q流閥研發(fā)單位，參與了我國首項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的±800千伏錦屏—蘇南特高壓直流工程的建設(shè)工作，其研制的A5000型換流閥也于2012年12月在該工程中應(yīng)用。
創(chuàng)新的腳步從未停止，研發(fā)團(tuán)隊(duì)以“中國智造”為目標(biāo)，不斷突破特高壓直流換流閥研制極限，從±800千伏/4750安培的樣機(jī)開始，電流陸續(xù)提升到5000、5500、6250安培。2012年1月，世界首臺(tái)±1100千伏直流換流閥樣機(jī)研制成功，首次采用8.5千伏/5000安培晶閘管9級(jí)壓裝大組件、無鹵素絕緣槽梁及管形頂屏蔽罩等所有部件按照晶閘管反向能力的獨(dú)特設(shè)計(jì)，具有最大兼容性。經(jīng)KEMA認(rèn)證，各項(xiàng)核心試驗(yàn)參數(shù)及性能指標(biāo)均創(chuàng)世界之最。
2019年9月，A5000型換流閥在巴西美麗山送出二期特高壓直流工程項(xiàng)目中投運(yùn)，標(biāo)志著我國直流核心裝備成功走向世界。
目前，A5000型換流閥已成功應(yīng)用于國內(nèi)外19項(xiàng)重大直流工程，設(shè)備可靠性和可用率遙遙領(lǐng)先，充分發(fā)揮了“大國重器”“頂梁柱”作用，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益近百億元。
