国内首台采用国产有载分接开关的换流变压器投运 有助提升西电东送主网架设备自主可控水平

　　科技日报记者叶青通讯员李品
　　11月27日，在西电东送重点工程——溪洛渡右岸电站送电广东±500千伏同塔双回直流输电工程的受端从西换流站，随着现场运行人员操作指令发布，从西换流站交流场的刀闸开关慢慢合上，电流瞬间从千里之外的西部，源源不断地奔向东部地区。我国自主研发的首台采用国产有载分接开关的换流变压器成功投运。
　　这是我国在高端电力装备研发方面取得的重大成果，我国在大容量有载分接开关领域实现了“从无到有，从有到优”的跨越式突破，高压直流输电系统“变速箱”实现了“中国制造”。
　　我国高压直流输电系统“变速箱”技术被限
　　我国东西部跨度上千公里，西电东送大都采用长距离、大容量、高电压的直流工程进行输电，工程送端和受端站点均要用到重达300多吨的换流变压器这种枢纽设备。而换流变压器其中的一个关键部件——有载分接开关，它是直流输电系统调压稳压的核心部件，也是一个精密的机电设备。
　　±500千伏溪洛渡直流工程从西换流站。李品摄
　　“换流变压器有载分接开关好比汽车的自动‘变速箱’，电压调高调低，负荷调多调少，电流调大调小，都要通过它的档位来调节。”南方电网超高压公司生技部副总经理冯鸫形象地描述。
　　换流变压器有载分接开关有1000多个零部件，切换次数非常频繁，一年高达6000余次，一次切换包括9个过程，每次动作涉及到400多个零部件的精密配合，而且每个过程的时序配合为毫秒级，动作过程中涉及到电、热、力多场耦合作用，这种时序配合的精度可比拟机械手表。
　　“由于可靠性要求极高，制造难度极大，这项技术一直掌握在外国少数厂家手里。设备维修也受限于外国厂家，一旦发生故障，只能更换同型号的进口产品，订货周期需要3到4个月。”南方电网超高压公司广州局副总经理汪洋说，“近些年来，进口的换流变压器有载分接开关在运行中暴露出了机械开裂、绝缘劣化等问题，严重威胁着电网的安全运行。”
　　实现全链条国产制造
　　为了攻克这个“卡脖子”难题，南方电网超高压公司组建了“产学研用”攻关团队，联合产业链上下游企业共同开展“大容量换流变压器用6000kVA有载分接开关”关键技术国产化攻关。
　　针对进口设备暴露出的绝缘裕度不足、材料选型不合理、电气设计不完善等问题，攻关团队重点从设备结构、可靠性等方面开展攻坚，自主开展精细化建模仿真和真型样机试验验证。
　　从200多万种可能的结构中选出36种，再优中选优，最终选出最简洁最平衡的有载分接开关拓扑结构。
　　“难度极大的是研发真空灭弧室，这是中高电压电力开关的核心部件。”南方电网超高压公司高级技术专家邓军回忆道，“研发之初，我们计划采用进口真空灭弧室，经过深入研究分析，还是决定联合国内领军企业自主研发真空灭弧室，尽管这条路会很艰难。”
　　经过计算、仿真、对比，攻关团队开展了3000次性能检测、37万次负载切换、160万次机械寿命、900万次波纹管疲劳等试验，最终研发出了真空灭弧室。
　　这极大地鼓舞了攻关团队，他们努力不懈，花了两年时间接连突破了设计、制造、试验和可靠应用一系列关键技术，成功研制出了我国首台额定容量6000kVA、最大电压6000V、最大额定电流1300A的大容量换流变压器有载分接开关，实现了“原材料-组部件-整机”全链条的国产制造。
　　与同类进口的产品相比，国产的换流变压器有载分接开关不仅实现了国产化，打破了西方企业的技术垄断，且性能更优。国产换流变压器有载分接开关的成功研制，将大幅减少工程建设投入，仅从设备成本方面估算，新建一条特高压直流输电工程可以节省费用近4000万元，对提升西电东送主网架设备自主可控水平，带动我国高端电工装备产业链升级，以及保障我国能源电力供应的安全稳定具有十分重要的意义。