直击世界最大特高压换流站给“巨无霸”安装“超级心脏”

来源:四川在线 作者:李欣忆 发布时间:2022-05-24 10:24 关键词: 特高压换流站特高压直流工程
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5月6日,凉山彝族自治州布拖县特木里镇,世界占地面积最大的特高压换流站——±800千伏布拖换流站,静静地躺在大凉山的山峦起伏之处。

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清晨中的布拖换流站。

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布拖换流站。


走进站内,一片热火朝天的施工景象,这里正在进行最具技术含量的设备安装工作:技术人员需要给这座大凉山深处的特高压“巨无霸”换流站,安装上“超级心脏”。


作为白鹤滩—江苏、白鹤滩—浙江两条特高压直流工程的换流起点站,布拖换流站设计占地面积62万平方米,相当于约87个标准足球场大小。其一期工程预计将于6月底投运,届时,随着“超级心脏”跳动,白鹤滩水电站的电能不到1秒钟就能抵达江浙地区。


如何安装“超级心脏”?


地面+空中,悬吊式组装


“换流阀被称为换流站的‘心脏’,设备价值高,对安装精密度要求也非常高。”国网四川送变电公司布拖换流站电气A包施工项目副经理陈静远介绍,布拖换流站一期工程共设置双极低端和双极高端四个换流阀阀厅,每个阀厅都会各装6个换流阀阀塔,是一项巨大的工程。


5月6日这天,低端换流阀阀厅迎来关键工序——“空中组装”换流阀阀塔,其安装面临多个挑战。


首先,是无尘化安装。放置换流阀的阀厅需要良好的电磁屏蔽性能,对温度、清洁度都有极高要求。然而,布拖当地气候干燥,偶尔还有沙尘。技术人员们想了很多办法来实现无尘化安装。“设备从北侧进,人从南侧进,进入阀厅要先穿鞋套,再到风淋间除尘,最后穿上防尘服。”陈静远说,通过净尘、隔尘、阻尘、吸尘、测尘五级防尘法,终于达到了无尘化安装的参数指标。

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阀厅内,建设者正在安装换流阀。


“空中组装”也是极大的挑战。之前,400箱、数百种、数万个零部件早已运达换流站。在高达20多米的阀厅里,经过10多天组装,技术人员将其组装成了一个个换流阀模块。现在,需要把一个个模块组装到15米高的空中,最终形成悬吊式结构的阀塔。


一个红色的吊装平台缓缓从地面升到15米高空,技术员吴星远在平台上把在地面组装好的换流阀模块小心翼翼安装到阀塔上。他头戴的安全帽有些特别,采用了射频识别技术,摄像头、话筒一应俱全,名叫“5G安全帽”。“注意操作精度,往左偏一点。”通过5G安全帽传回的实时画面,技术专家可随时看到他的操作过程,并远程指导。


一层接着一层,技术人员站在吊装平台上,足足垒了6层模块,组成一个高约10米、重达15吨的换流阀阀塔。


一天过去,吊装平台徐徐向地面下降。吴星远仰望着悬吊在钢梁上阀塔里面的组件、螺栓、水管,“觉得很有成就感。”


陈静远介绍,阀塔吊装对安全和质量要求很高,为此项目部专门成立科技攻关组,形成了一套优质高效的换流阀安装典型布置及施工方法,自主研发和引进的一百多套新型机械和装备运用到工程建设中,以往7天才能吊装完成一个阀塔,如今只需1天就吊装完成,施工效率大幅提升。


“空中组装”完成后,将对这颗“超级心脏”开展触发试验,这是换流阀安装过程中至关重要的一环,也标志着工程进入了阀厅设备安装的冲刺阶段。

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建设者正在安装电气设备。


为什么要换流?


让电流稳定地“长途旅行”


布拖换流站工程一期投资数十亿元,为什么要花这么多功夫建一座大型换流站?


“简单说,特高压换流站的作用就是把交流电变成直流电,同时把电压升高到特高压级。”国网四川送变电公司布拖换流站电气A包项目调试负责人潘勇告诉记者,从直流工程投资额构成来看,换流站要占约一半左右,是特高压工程的关键。100多公里外的白鹤滩水电站,百万千瓦装机的水轮机组发电之后,水能转化为电能,一段“长途旅行”就此开始。


旅行的第一站,即是布拖换流站。在这里,电流要进行一次“变身”,从交流电变成直流电。


潘勇介绍道,白鹤滩—江苏、白鹤滩—浙江两条特高压线路都是直流工程,这是因为与交流工程相比,直流工程架设线路导线更少,占用的通道面积更少,这样可以节省材料、安装、运输的费用。而且,直流电可以实现超长距离的运输,同时也更加稳定。


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电力工人在换流站附近走线。


特高压换流站,密密麻麻装满了各种设备,主要包含换流阀、换流变压器、平波电抗器、交流开关设备等,共同组成一整套换流系统。而将交流电变成直流电,最关键的设备就是换流阀和换流变压器。


以阀塔形式悬吊在阀厅顶上的换流阀,犹如电流的中转站。“你看阀塔中间一根根管子和模块。”中国西电集团有限公司技术人员郭遵令说,那是换流阀的核心部件:晶闸管,“晶闸管就像钥匙一样,通过不断地开、断,让经过的交流电波变得平顺。


从换流阀出来的电流,通过导管,进入换流变压器,将电压等级升高到特高压级。“一个换流变压器就有400多吨重,这其中110吨都是起绝缘作用的油。”潘勇说。


“‘西电东送’最大的难题就是距离远。”在潘勇看来,经过换流站的“变身”,电力变得更加稳定,损耗更小,更适合长途运输。换流站外,数百个输电铁塔一路向东,翻山越岭。从这里出发,白鹤滩水电站的清洁水电,将直接送达江苏和浙江,点亮华东地区的万家灯火。

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换流站附近林立的电力基塔。


为何要建得这么大?


三站合一可节省土地和投资


布拖换流站有约87个标准足球场那么大,占地面积为世界之最,同时也是迄今为止土石方量最多、地质条件最差的换流站工程。它并非一次性建成,而是分成了“三站合一”式的建设,分别由白鹤滩—江苏(一期)、白鹤滩—浙江(二期)±800千伏换流站和一个500千伏变电站组成。


为什么要这样设计?中国能建西南电力设计院电网工程公司一级项目经理周德才告诉记者,三站合一的设计比单建三个站,可以节省20-30%的占地面积,同时,通过共用公共设施、共享设备等,总共可节省投资3亿多元。


但超大面积,加之海拔高、场地高差大、高挖填边坡等特点,给建设带来了极大挑战。


为了建换流站,需要挖掉260万平方米的土石方量,再填上300万立方米的土石方量,相当于把一个标准足球场填高360米,挖填总高差达65米,约有22层楼那么高。


“站址地质全是淤积土质,没有石层,土质含水率极高。”周德才说,类似的场平施工大规模淤积土质处理尚无成熟经验可借鉴。为了处理大规模淤积土质,工程建设方采取了碎石强夯置换的方式开展场平施工。


所谓强夯置换,就是将回填的石料用重锤高落差的冲击力打碎,再将碎石强力挤入泥土中形成复合地基。布拖换流站场平挖方260万立方米,填方300万立方米,需掺填石料180万立方米,分6层回填强夯置换,挖填总高差达65米。


由于地质原因,重锤夯击时经常出现吸锤、埋锤等现象,单机每日效率只有58击,施工进度缓慢。针对这一情况,施工团队创新采用设置临时集水坑和增加锤柄高度的方案。“单机效率提升为每天150击,节约了时间和人力,还节省碎石约3万立方米。”国网四川送变电公司布拖换流站土建项目总工程师孙浩尹说。


目前,白鹤滩—江苏特高压工程建设进入冲刺阶段,计划6月底投运;白鹤滩—浙江特高压工程建设正在处于铁塔组立阶段,计划12月投运。布拖换流站也进入紧张的机电安装调试期,1000多名建设者正为最后投运日夜奋战。


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