电厂直连特高压 安全集约更高效

　　5月15日，安徽平圩电厂三期扩建工程正式进入“168小时”试运行，接受投产发电前最后的检验。就在一个月前，该工程5号百万千瓦机组成功并入特高压电网，成为世界上首个一次直接升压至1000千伏后接入特高压电网的发电厂，全面验证了电厂直接接入特高压电网的可行性和可靠性，是我国特高压技术发展的重要里程碑。

　　直连特高压　给电厂开辟一条“绿色通道”

　　从安徽淮南市区一路向西北方向行进，一座座铁塔间或闯入视线，与平坦宽广的麦田形成巨大的视觉反差。淮河南岸，一基上世纪80年代建设的淮河大跨越水泥杆塔巍然屹立。而距离不足5公里处，1000千伏淮上（北环）特高压淮河大跨越工程已进入承台施工阶段，一座更加雄伟的特高压输电新坐标工程，正在淮河岸边紧张施工。

　　电厂直接接入特高压电网的意义有多大？5月5日，带着疑问，记者来到了位于淮南市潘集区平圩镇的平圩电厂三期扩建工程现场。15时许，紧凑的场地内，几名工人正忙着对热力系统机组进行调试，旁边不远处的通道内，一辆运载着6号主变压器的重型卡车缓缓驶入工程现场。平圩三期基建工程部主任余伟龙指着场区外林立的铁塔说：“如果不是采用特高压送出的方式，我们厂门口的送出走廊都要摆不下了。”

　　淮南市是华东地区唯一一个大型煤电基地，也是皖电东送以及正在建设中的1000千伏淮南―南京―上海特高压交流输变电工程的起点。上世纪80年代末，我国首台60万千瓦机组落户平圩电厂，三期扩建工程规划的2台100万千瓦超超临界机组，是国务院批准的《皖江规划》中最大的能源项目，也是1000千伏淮南―南京―上海特高压线路配套的唯一百万千瓦级电源项目。余伟龙说：“当接到上级要求配合国家电网公司进行特高压升压变研究的通知时，我们的第一感觉是有风险，发电机出口一级升压至1000千伏特高压电网技术，全世界都没有应用的先例，对技术、设备要求极高，而500千伏两级升压变接入电网的方式已经非常成熟，所以有人认为不值得冒风险。”

　　事实证明，这个“风险”实际上是一次难得的历史机遇。以平圩电厂送出为例，与采用二级升压相比，特高压升压变等值电阻减少约64%，每年可减少电能损耗1640万千瓦时；由于减少了输电中间环节，特高压升压变等值电抗减少37%，相当于减少了47千米的500千伏线路，经济社会效益十分显著。

　　平圩电厂总经理章义发说：“从发电企业的角度来看，采用特高压升压变一次升压技术，就像是给电厂开通了一条进入电网高速路的‘绿色通道’，无论从经济性，还是安全、稳定性方面都更好，还为电厂后续发展预留了空间位置，创新示范意义巨大。项目启动以来，国家电网公司给了我们很大的支持，特别是在送出工程建设过程中，国家电网公司组织各参建单位，克服征地拆迁难度大、建设高度交叉等困难，用不到10个月的时间就高质量完成了建设任务，满足了电厂并网需求，付出了艰辛的努力，我们非常感谢。”

　　攻克关键技术　融汇各方智慧

　　特高工程中，特高压设备的研制是重中之重，其中最为关键的设备是特高压变压器。

　　事实上，特高压升压变的技术研究自2009年就开始酝酿了。2009年1月6日，晋东南―南阳―荆门1000千伏特高压交流试验示范工程正式投入商业运行，它的成功投运，验证了特高压输电技术在满足远距离、大容量、高效率配置资源要求等方面的可行性。国网交流部变压器专责王晓宁回忆说，在特高压试验示范工程成功的基础上，国家电网公司党组要求进一步推动技术创新，开展特高压输电技术深化研究和特高压新设备研制工作，“在国网科技部的牵头下，公司成立了很多课题组，第一大类课题就是特高压新设备的研制，特高压升压变就是其中的重点之一。”

　　同年5月，由国家电网公司牵头，会同五大发电集团组成联合工作组，集中资源，组织科研院所和变压器厂联合攻关。其中，科研院所负责开展系统研究、编制技术规范、组织关键技术研究，变压器厂负责设备设计、制造和试验。研制过程的第一阶段为研究、设计阶段，国家电网公司组织保定天威保变电气股份有限公司、特变电工沈阳变压器集团有限公司和西安西电变压器有限责任公司同步工作，完成设备设计和验证，具备样机制造条件；第二阶段为制造、试验阶段，采用竞争性谈判方式选择一个厂家，完成样机制造并通过型式试验。

　　特高压交流升压变压器研制过程中，国网电力科学研究院发挥了骨干先锋的作用，组织编制特高压升压变压器技术条件，并在样机制造过程里，扮演了监造、监督的角色。国网电科院副总工伍志荣介绍说，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原理和结构型式不同，在技术上有较大差异：一是由低压27千伏直接升压至1000千伏，传递过电压问题特别突出，漏磁和局部过热的控制难度更大；二是低压绕组的工作及短路电流大，抗短路问题突出；三是需研究全新的线圈结构、主纵绝缘结构和出线结构；四是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。“这四个方面实际上就是要解决电、磁、热、力这四大基本问题，攻克了这四个难题，也就意味着掌握了核心技术。”

　　在工作组成立后的两年多时间里，与科研院所、发电公司和变压器厂代表保持热线联系、维护工作组的运营、推动科研工作按照预定计划开展一直作为国网交流部的一项重要工作。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，共同协力推动项目向前迈进。他印象深刻的是，在研制工作启动初期，工作组提出了率先研制单相80万千伏安（单相容量）科研样机的初步意见，以全面突破关键制造技术，树立推广应用升压变的技术信心。此后，根据发电厂的意见以及项目实际情况，确定了重点研制40万千伏安的工程样机，“从安全性的角度来看，电厂更倾向于单机单电的调压方式；变压器制造厂也提出40万千伏安升压变的运输重量比较容易控制，综合各方意见，我们最终确定了40万千伏安工程样机设计方案并付诸实施。”同时，样机采用模块化设计技术，可方便升级至80万千伏安等级产品。

　　2010年12月，经过一年多的不懈努力，国内首台1000千伏/40万千伏安特高压升压变压器样机在特变电工沈阳变压器集团有限公司一次成功通过试验，标志着特高压升压变压器技术攻关阶段圆满完成。提起那一刻的场景，该公司副总经理钟俊涛仍难抑激动之情。他说：“百万伏升压变压器的研制成功，代表了我国变压器装备制造质的飞跃，意味着我们对变压器电、磁、热、力等各方面的特性，有了更深入细致、准确的认识，也促进了我国装备制造企业在人员操作、工艺水平等方面的全面提升。”

　　示范引领未来　实现特高压发输电技术的新突破

　　特高压升压变的成功研制与应用，巩固了我国特高压“中国创造”和“中国引领”地位。作为1000千伏升压变压器的最后一种型号，该变压器的成功研制和投运，完善了中国特高压电力产品的结构，创造了新的世界纪录，为特高压电网的持续快速发展和安全高效运行提供了强大动力。

　　特高压升压变的成功应用，全面验证了电厂直接接入特高压电网的可行性和可靠性。国网发展部规划一处处长张琳说：“国家已批复的大气污染行动计划中的三条特高压交流工程，都是从锡盟、蒙西、陕北、山西等能源基地向我国京津冀鲁负荷中心送电的特高压输电通道。这项技术的推广应用，对于进一步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、系统短路电流超标等难题，推动特高压电网加快发展具有重要的现实意义。”

　　对于大容量、远距离的电源接入，一次升压效果明显。应用这项技术的平圩电厂三期扩建工程，创造了世界首个同时拥有“单机容量百万千瓦、主变电压百万千伏、外送线路百万千伏特高压”的“三百”工程纪录，开创了中国发电大机组、高电压的新纪元。平圩四期工程计划再扩建4台100万千瓦机组，届时将全面实现把特大型火电厂，通过特高压变压器一次升压，送到特高压电网的目标。

　　此外，这项技术对于提升中国装备制造业水平，带动中国装备制造“走出去”具有重要意义。目前，继沈变之后，山东电力设备有限公司、西变先后完成了样机研制并通过产品鉴定。随着特高压电网的大规模建设以及中国装备制造“走出去”步伐的不断加快，特高压升压变技术必将在更大范围内大显身手。