杨松

国网四川电力建设工程咨询有限公司 四川成都 610056

特高压直流输电工程项目电压提升的同时其输送容量也在不断增加，由此导致对换流阀的要求也在不断增加。鉴于此，一定要做好新设计和新工艺研发工作。尤其是在安装换流阀的过程中，需要针对影响特高压直流输电换流阀产品的各项因素展开分析和质量控制，这样可以保障换流阀的稳定性[1]。本文以特高压直流输电工程项目为例，对特高压直流输电换流阀的安装控制过程展开分析和研究。

1 特高压直流输电工程及换流阀介绍

1.1 换流阀主要设备组成

一般情况下，特高压直流输电工程项目的电压等级可分为±800kV和±1100kV。其电流值域为4000安倍到6250安倍不等，其额定的容量在6400MW～12000MW之间。举例来说，以某直流输电工程项目为例，该项目的电压为±800kV，额定容量为6400MW。该阀组内含有一个阀厅。由此导致不同的换流站可分为四个独立的阀厅：极1高端阀厅和极2低端阀厅、极1低端阀厅、极2高端阀厅、极2低端阀厅。

换流阀设备主要采用空气绝缘和水冷却结构为主的户内悬吊式双重阀结构构成。不同的阀厅换流阀阀组分别借助冷却水管系统、管母金具以及换流阀冷却系统、变压器设备连接，不同的阀组对应不同的单元。在针对换流阀进行设计的过程中，在计入各类因素如电压和绝缘配合、阀电子电路单元的抗电磁干扰等等情况下，为了确保设备的电气性能要求和安装要求，需要严格根据特定的装配工艺来对换流阀的各个组件部分进行专业化组装。下文将依据换流阀的结构组成对换流阀安装过程中控制流程进行分析。

1.2 换流阀工作原理

换流器的主要连接方式均采用12脉动换流器。12脉动换流器的工作原理是利用交流系统的两相短路电流来进行换相。为降低谐波，将两组三相桥6脉动串联形成12脉动阀组，其交流侧通过换流变压器地网侧绕组而并联。换流变压器的阀侧绕组一个为星形接线，而另外一个为三角形接线，从而使两个6脉动换流器的交流侧得到相差30°的换相电压。给出了当采用两组双绕组变压器时的12脉动换流器原理接线图。随着换流器负荷的增大，换相角μ也增大，其结果使6个阀同时导通的时间延长，相应的5个阀同时导通的时间缩短。当μ=60°时，“5-6”工况即结束。在正常运行时，μ＜30°时不会出现“5-6”工况，只有在换流器过负荷或交流侧电压过低时，才可能出现μ＞30°的情况。

2 特高压直流输电换流阀现场安装质量控制

2.1 特高压直流输电换流阀产品制造环节

一般情况下，特高压直流输电换流阀产品的制造流程可以分为两大阶段：第一阶段的核心工作就是在厂内开展特高压换流阀的设计、相关零部件加工、采购以及厂内部件检查和组装等工作，第二阶段的工作地点主要集中在现场的换流站内，核心内容为针对4个阀厅换流阀阀塔进行组装以及开展系列的特高压换流阀现场试验工作等等。由于不同的阶段制造目标均不相同，所以需要在确保质量的前提下保障产品的性能[2]。

2.2 特高压直流输电换流阀产品制造依据

就特高压换流阀产品的相关指标和特性来说，均包含在相应的合同条款内部。即要求在设计阶段要借助设计输入、输出以及评审和质量控制等将产品标准和用户的各项需要量化到设计图纸和资料中。由此可知，该产品的技术图纸和技术文件将成为生产环节的重要线索。为了针对特高压直流输电换流阀相关的入技术方案、质量标准等表格数据展开有效管理，需要秉承阀组厂商给出的技术资料和图纸进行质量条款的制定[3]。

2.3 特高压直流输电换流阀现场安装过程控制

特高压直流输电换流阀的现场安装调试工作作为该产品生产制造的关键环节，同时也是重点环节，对检验实体产品的性能具有重要的作用。鉴于此，要求对该阶段进行控制。但是考虑到该时期现场管理人员和施工人员均来自不同的单位，会对特高压换流阀设计接口的对接以及施工作业要求产生一定的影响，所以需要结合实际情况做好现场控制工作[4]。

3 换流阀安装易发生的故障及处理措施

换流阀安装常见问题有下几个方面：①电气连接故障。在特高压换流阀安装的过程中，如果不针对位于主通流回路的母线连接表面进行有效处理，极有可能导致该部分的螺钉处发热。同时，位于RC回路的螺钉如果拧得不紧，可能也会导致部分区域过热严重的还会产生电弧。②光路连接的故障。在特高压换流阀安装的过程中，光缆安装不到位会导致光缆被损坏，甚至还会导致光信号减弱，对后期触发晶闸管会产生一定的影响。此外，相应的阻燃包如果没有被安装在合适的位置，也可能会埋下一些火灾隐患。③水路连接的故障。在该工程项目中，水管接头安装位置不正确，也可能会导致水渗漏，进而对水管和电极管产生一定的影响。④在工程项目中，技术人员没有做好换流阀结构部件的安装工作也可能导致换流阀质量降低。鉴于此，在实际的工程项目之中，可能存在一部分地面绝缘固定支架和阀塔上的部件被人为的安装错误的情况，如果此时进行重新安装，可能会导致后期的工期被延误。⑤换流阀接口故障。与换流阀接口的水冷系统的主进出水管位置不对，造成无法对接等。⑥其他原因引起的故障。在实际的安装过程中，换流阀接口和水冷却系统的位置如果不正确，可能会对后期的安装工作产生影响。鉴于此，在起吊和转运的过程中一定要格外认真，避免对部件产生损坏。一旦部分部件损害，短期内会对工期产生影响[5]。

4 换流阀安装过程中质量的管控措施

为了确保特高压换流阀的安装质量和效果，可以采取以下措施：①强化设计图纸的审核力度。设计图纸是后期施工的重要参考依据，设计图纸的合理与否直接关系着后期施工质量的高低。因此，做好设计图纸的全面审核工作则显得尤为重要。监理项目部应做好设计图纸的审核工作，特别重视施工中的一些关键环节，对在审核中发现的不合理之处应及时指出，请设计师及时修改。②可以通过制定相应的换流阀安装调试项目工程进度表然后根据完工日期进行倒推，这样可以确保工程质量，同时还可通过制定4个阀厅和阀组的安装调试进度表和不同阀厅阀组的安装进度表进行人员和项目的分工。除此之外，还要做好换流阀安装施工方案交底工作。主要的交底内容包括换流阀设备的介绍、换流阀阀组整体的布局以及不同结构阀塔的分布情况以及相关的换流阀接口技术要去等等。③换流阀安装关键工序控制。还需结合换流阀图纸和换流阀安装操作的相关说明书来做好换流阀安装工作，尽量减少不必要的工序，将较多的安装项目进行细化。同时，还要做好工序作业检查卡的编写工作，针对作业内容、安装工艺以及相关的技术标准来进行工程项目施工。④监理实施细则编制。监理部门还应结合设计图纸等相关要求，编制监理实施细则，细则中应对监理工作质量控制流程、监理工作方法等作出明确的说明。所制定的监理细则应由总监理工程师签字确认后方可正式实施。⑤换流阀设备本体检查和调试。在针对换流阀设备进行检查和调试的过程中，在现场安装工作结束后，需要及时进行清洗和检查，并要同时做好施工人员自检和互检工作。还要做好水压实验和电气实验工作，针对一些新产生的问题，要及时进行跟踪处理，然后由技术员检查，确认换流阀全部消缺[1]。

5 案例分析

5.1 工程概述

该工程案例属于我国大气防污染计划“四交四直”特高压输电工程中的一部分，其输电线路总长度为1238千米，是目前世界上第二个输送容量符合超过1000×104kW.±800kV且受端分层直接接入到交流电网的特高压直流工程项目。

5.2 设施安装

（1）顶屏蔽罩安装。①顶部架的安装。在安装顶部架的工程项目中，需要严格按照以下步骤来进行安装：首先，需要针对框架结构中间的横梁连接体进行连接，然后借助型号为M12×50不锈钢内六角将其螺栓连接在一起，共同穿过顶层屏蔽罩的外侧部分。其次，需要针对顶层的屏蔽罩的支撑件进行安装，需要借助型号为8×40不锈钢内六角螺栓并采用由下往上的方式穿过，直到顶层屏蔽罩安装结束后，再将顶屏蔽罩支撑腿和框架拧紧，安装相应的顶部光缆槽用于支撑。要确保型号为M10×40不锈钢内六角螺栓呈从下往上的方式穿过并拧紧。需要采用型号为用M10×20、M10×40、M8×20不锈钢内六角螺栓光纤分线槽用于支撑顶部的框架、支撑件以及框架横梁结构。最后还需要安装主水管固定块，要采用型号为M10×40不锈钢内六角和螺栓连接在一起，并和水管固定块连接。并要根据图纸上的安装要求，将分支路水管安装在固定块上方，上面固定块与下固定块用M10×55不锈钢连接螺栓连接；安装上母排支承，用M10×40不锈钢的内六角连接螺栓紧固，将顶部母排支承与顶部的框架。②顶屏蔽罩安装。在安装顶层屏蔽罩的过程中，要将顶层屏蔽罩外侧的四个吊耳用两根型号为3t×4m的吊绳进行吊装。需要采用型号为M8×30不锈钢螺栓连接顶层屏蔽罩的八个支撑腿和屏蔽罩壳，然后按照力矩要求拧紧。要确保顶部的轭板连接在悬吊部分的绝缘子上面。

（2）底层部件安装。在安装底部绝缘螺杆的过程中，需要依靠铝支架将绝缘螺杆的上部和下部连接在一起，然后做好底部架和底部屏蔽设备的安装工作。除此之外，需要严格根据图纸的相关要求做好铝型材板和铝条的安装工作，要确保至少有一个角铝位于长绝缘螺杆的一侧。此外，要保障安装好的底部支架和底部屏蔽设备和绝缘螺杆连接在一起，同时也可以用水平仪进行测量，确保其呈现水平状态。还要根据图纸的要求对铝条和支架的距离进行调整，使用扭矩扳手紧固M30螺母，拧紧力矩为75N·m。用M12×80螺栓，将角铝与层间母线连接，并用平垫、六角螺母、弹垫紧固，拧紧力矩79N·m。

（3）模块安装。在进行模块安装的过程中，需要应用专业的起吊设备在阀塔内安装相应的电抗器组件和晶闸管设备。在安装模块的过程中，需要采用交替安装的方式来确保阀架呈现垂直态势。需要严格按照安装顺序进行安装，如需要先安装相应的电抗器组件、晶闸管组件，然后在铝支架的中间安装相应的电抗器组件，最后将晶闸管组件安装在电抗器组件两侧即可，然后借助螺钉以及法兰锁等工具进行加固。

（4）平台安装。4个绝缘轴采用尼龙螺栓、尼龙螺母安装在平台上；每个双阀阀塔的2、4层分别安装两个绝缘平台，并用绝缘螺母紧固。

（5）阀层框架安装。按照图纸要求，安装层间绝缘螺杆与铝制支架，调整螺母使阀顶架与铝支架之间的距离以及铝制支架之间的距离，然后按图纸要求将套筒和螺母拧紧。

（6）通流回路接头端子发热控制。①必须对主通流回路上的设备及金属等连接点完成直阻测试，然后对测试数据进行记录，然后对比质量标准作出测试结果判定，及时整改不能满足连接需求的点，并形成相应的整改记录档案。②在连接设备之前，需对表面的氧化层进行打磨，可以选用400目细砂纸完成，打磨完成后用丙酮对打磨面进行清洗，清洗完成后用卫生纸或白棉布将打磨面擦干，完成上述工作后才可以进行安装连接[2]。③在紧固螺栓时，必须按照力矩要求进行，紧固力矩应采用100%标准螺栓紧固力，紧固自检后划线。④阀厅的连接所采用的是：1螺母、1螺栓、2弹垫、2平垫。⑤必须对主通流回路接线端子各个设备的螺母、螺栓、等电位线进行防腐处理。⑥必须均匀涂抹电膏，避免过多涂抹而出现结块，并对电膏型号进行记录。

6 结语

特高压换流阀安装过程控制主要针对安装阶段，对换流阀制造的量化管理从技术要求方面进行思考和落实，旨在建立合同质量、设计质量、制造质量的相应有机联系，最终实现换流阀产品全部性能目标。理解换流阀的技术性能要求和结构组成特点，在安装换流阀时，要正确处理关键工序，标准化作业，实现零误差的安装，可以很好地实现高品质换流阀产品。