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运用成熟技术 反复验证
提起第一台样机研制试验成功,伍志荣仍显得有些激动。当时,特变电工在样机制造方面的步伐比较快,第一台样机就是沈变制造出来的。在最严苛的条件下,采用最高电压,样机几乎没有放电,“那个场景给我留下了太深的印象。”伍志荣说。
伍志荣的激动不是没有理由的。在特高压升压变研发之初,1000千伏的升压变在国内还是空白,没有制定过技术条件和技术要求。在如此高的电压下,调压范围和形式、变压器结构、传递过电压的容量、冷却方式等等细节都需要重新考虑。
与试验示范工程用的特高压交流自耦变压器相比,发电厂用特高压升压变在原理和结构型式上都十分不同,在技术上存在着许多难点。用王晓宁的话说,就是要解决“电、磁、热、力”4大问题。
首先,由低压27千伏直接升压至1000千伏,传递过电压的问题特别突出,漏磁和局部过热的控制难度也更大。其次,低压绕组的工作及短路电流大、抗短路的问题非常突出。另外,还需要研究全新的线圈结构、主纵绝缘结构和出线结构。除此之外,还需研究满足特殊调压方式和要求、电压等级高的无励磁调压开关。
“从设计来讲,升压变不是凭空想象。500千伏和750千伏变压器的技术已经非常成熟,很多东西包括绝缘设计都可以用在升压变上,这是过去的成果和百万交流变压器新成果的结合。但技术是否真正可行,还要经过反复的模拟计算和验证。”王晓宁说。
提起联合研发的过程,王晓宁说:“从前期的方案研讨会、设计审查会,到样机制造阶段的总结、鉴定会,定期分阶段召开的专题会议近20次,每次都是各方意见及成果的碰撞和交汇。”他举了一个例子:最初,工作组计划研制单相容量80万千伏安的样机,但电厂出于安全的考虑,更倾向于单机单变的调压方式。除此之外,40万千伏安的变压器在运输方面更具优势,最终,工作组确定采用80万千伏安做研究,科研样机容量确定为40万千伏安。目前,平圩电厂使用的就是40万千伏安变压器(单相),采用一台发电机对应一组变压器的形式。
经过一年半左右的努力,2010年12月,沈变生产的国内首台1000千伏/40万千伏安特高压升压变压器样机一次成功通过试验。“当时最大的感受就是松了一口气。我们又完成了一项攻关,这是世界首台,所以当时特别高兴。”沈变副总经理钟俊涛回忆。
为能源基地电力送出模式提供参考
未来,平圩电厂四期计划扩建4台100万千瓦机组,特高压升压变的成功应用为电厂后续扩建预留了空间,为扩建提供了可能。
章义发对记者表示,未来,我国将规划建设多个大型煤电基地,这些基地的电都需要通过特高压交流电网送到华北、华中、华东三大电网。1000千伏电压等级升压变在电厂成功运营,对国家后续电网规划建设具有重大意义。“未来,那么多个千万千瓦基地,规划一个1000万的电源送出,用什么模式建设?我想我们就提供了一个最大的参考。”他说。
记者从国家电网公司发策部了解到,目前,国家已批复蒙西、陕北、山西等能源基地到我国京津冀鲁负荷中心的特高压交流输电通道。特高压升压变技术的推广应用,对于推动这些大型能源基地的集约开发,有效解决集中送出面临的输送容量受限、走廊紧张等难题都将产生积极作用。
特高压升压变的研发和应用,也为中国装备制造业提升国际影响力发挥了积极作用。“1000千伏升压变压器提升了我国在巴西、欧洲、美国、韩国等市场的国际竞争力,这是前所未有的。”伍志荣说。钟俊涛也表示,这不仅提升了我国在IEC等国际组织的话语权,提升了国际竞争力,同时,更高一级别的技术也将反哺上一个电压等级的技术,形成更加良性的循环。
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