“20世紀80年代以來,40年時間里,在直流輸電關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵技術(shù)方面我們長期受制于外方,今天終于用上了中國人自己制造的特高壓柔直穿墻套管!”6月11日,在烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端柔性直流示范工程(以下簡稱昆柳龍直流工程)柳州換流站內(nèi),看著我國自主研發(fā)的±800千伏柔直穿墻套管成功投運、穩(wěn)定運行,南方電網(wǎng)超高壓公司柳州局副總經(jīng)理郝志杰內(nèi)心無比自豪。
該設(shè)備的成功投運,意味著我國在特高壓柔性直流穿墻套管方面徹底突破了國外的技術(shù)封鎖,實現(xiàn)從無到有的技術(shù)突破,填補了國內(nèi)該領(lǐng)域的技術(shù)空白。這不僅提升了西電東送主網(wǎng)架自主可控水平,更標志著我國在大型高端電力裝備研發(fā)方面取得了新的重大階段性成果,對帶動國內(nèi)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級、解決核心技術(shù)“卡脖子”難題具有重要意義。
瞄準套管國產(chǎn)化推進攻關(guān)
缺乏關(guān)鍵核心技術(shù)之痛,南方電網(wǎng)公司感觸最深。作為特高壓工程中關(guān)鍵設(shè)備,柔性直流穿墻套管是特高壓換流站閥廳和直流場之間唯一的通道,承載著特高壓和大電流,起到通流、絕緣和機械支撐作用。
“柔性直流穿墻套管相當于直流輸電系統(tǒng)的‘咽喉’,是直流電流進出閥廳的唯一通道,如果沒有這個通道,外面的電進不去,里面的電也出不來,換流站就沒法正常工作。”南方電網(wǎng)超高壓公司創(chuàng)新與數(shù)字化部副總經(jīng)理陳歡說。
但該關(guān)鍵核心技術(shù)一直掌握在國外少數(shù)廠家手里,我國長期依賴國外進口,沒有價格話語權(quán),一套設(shè)備進口價格高達上千萬元。不只如此,設(shè)備一旦發(fā)生嚴重故障,只能返回國外廠家維修,維修時間、周期不易確定,工作非常被動。
只有堅持創(chuàng)新,實現(xiàn)科技自立自強,才能不受制于人。昆柳龍直流工程立項伊始,自主研發(fā)柔直穿墻套管就被作為解決國內(nèi)直流輸電技術(shù)難題之舉提上日程,其目標是不僅要實現(xiàn)套管國產(chǎn)化,還要比進口產(chǎn)品性能更優(yōu),實現(xiàn)從直流關(guān)鍵設(shè)備“跟跑者”到“領(lǐng)跑者”的跨越。
為此,南方電網(wǎng)公司牽頭統(tǒng)籌產(chǎn)學研資源,抽選了27名技術(shù)骨干,聯(lián)合中國西電集團、西安交通大學等組建攻關(guān)團隊作為設(shè)備聯(lián)合研發(fā)單位,中國西電集團攻克大直徑膠浸紙電容芯體全過程工藝控制、電、熱、力多物理場作用下套管設(shè)計等多項核心技術(shù),保障了攻關(guān)任務(wù)的順利推進。
關(guān)鍵指標比同類進口設(shè)備更優(yōu)
擺在研發(fā)團隊面前有兩塊最“難啃的骨頭”。“處理好‘電—熱—力’三者之間的平衡,是直流穿墻套管的關(guān)鍵所在。近10年來,進口直流穿墻套管在電、熱、力方面發(fā)生過多起缺陷故障。我們當時的目標是,不僅要攻克這個技術(shù)難題,而且要做到性能比進口產(chǎn)品更優(yōu)。”陳歡說。
經(jīng)多次開展套管精細化建模仿真、真型樣機試驗論證,研發(fā)團隊最終形成性能更優(yōu)的國產(chǎn)套管設(shè)計方案,提高了套管的使用可靠性。
除了上述難題,還有一個挑戰(zhàn)擺在研發(fā)團隊面前。套管是一根長21米、直徑近1米的圓柱體。為了達到最優(yōu)絕緣性能,這個巨大的芯體在制造過程中,需要一次性完成澆筑。
“由于還沒有掌握超長大直徑芯體的制造工藝,第一批生產(chǎn)失敗了。”陳歡回憶道,“我們立刻逐一梳理各道工序,找出原因后大家干勁又上來了,第二批生產(chǎn)成功了。”
今年4月21日,套管一次性通過全部出廠試驗項目。5月16日,通過中國機械工業(yè)聯(lián)合會組織的新產(chǎn)品技術(shù)鑒定,以中國工程院院士邱愛慈領(lǐng)銜的鑒定專家組認為樣機的主要性能指標達到同類產(chǎn)品國際領(lǐng)先水平。
14個月的連續(xù)攻關(guān),研發(fā)團隊終于自主研發(fā)出了我國首套±800千伏柔性直流穿墻套管。“和現(xiàn)有同類進口套管相比,我們的載流能力提升了10%,絕緣裕度提升了9%,機械強度更是提高了50%,關(guān)鍵指標比同類進口設(shè)備更優(yōu)。”研發(fā)項目團隊技術(shù)專家呂金壯介紹,該套管形成了豐富的技術(shù)及知識產(chǎn)權(quán)成果,培育了24件核心專利。
從天廣直流工程100%依賴進口,到云廣直流世界第一條特高壓自主化示范工程,再到世界上第一條±800千伏多端柔性特高壓輸電工程,我國持續(xù)推進直流輸電技術(shù)自主化國產(chǎn)化,引領(lǐng)特高壓進入柔性直流新時代,一步一個腳印向科技自立自強邁進。
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