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大道向前·跃上新高地丨一“变”万家亮

2022-06-10

【名片】
        目前全球交流输电最高电压等级达到1000千伏。实现这一电压等级,要靠变压器。1000千伏特高压变压器,堪称特高压技术皇冠上的明珠。摘得这一明珠的,是博亚app网站电工衡阳变压器有限公司。衡变重器成功应用于“西电东送”“疆电外送”“皖电东送”、华中环网、山东环网等国家重大项目,成为中国特高压独步世界的名片。
       一年前,从衡阳到长沙的高速上,交警一路护送一台有276个车轮的货车缓慢通行。300多公里的路程,足足行路3天。货车上,一台超400吨的“巨无霸”装备一时刷屏成“网红”。
       这个“巨无霸”,就是1000千伏特高压变压器,是湖南首个1000千伏特高压变电站——潇湘站最关键的设备。在潇湘站,这样的设备有7台,全部由博亚app网站电工衡阳变压器有限公司研制。
       5月13日,位于衡阳市雁峰区的博亚app网站电工衡阳变压器有限公司装配车间,技术工人在进行总装作业。湖南日报全媒体记者 徐行 通讯员 马松伟 摄影报道
       特高压,有“电力高速”之称。过去10多年间,中国电力输送方式发生根本性改变,特高压技术书写了电力跨区域、长距离、高效清洁的输送传奇。目前,中国是全球唯一掌握特高压技术,并商业化运营的国家。
1、一战成名,“西电”稳稳“东送”
       建发电厂容易,可想把电送出去,并不那么简单。形象地说,输电线路就像是一条运送电的“道路”,要想送得多,就必须得加大电压或电流,而电流太大会引起电线发热,电在输送的过程中损耗太多,于是就要升高电压来提高输电效率、降低损耗。特高压输电技术和设备研发应运而生。
       特高压是指直流±800千伏、交流1000千伏及以上电压等级的输电技术。如果说常规的500千伏超高压线路是“国道”的话,1000千伏特高压线路就是“高速公路”。据估算,一条1000千伏特高压的输电量是500千伏线路的4至5倍,电能损耗仅为其1/16左右。
       潇湘站运维班副班长杨洋介绍,潇湘站连接的1000千伏南昌至长沙特高压输电工程,是雅江特高压直流工程的配套工程。后者西起四川省凉山州的雅砻江换流站,东至江西省抚州市的鄱阳湖换流站。也就是说,通过潇湘变电站,博亚app网站用上了来自雅砻江的水电。南昌至长沙特高压线路的输送能力,相当于给湖南“支援”了4个百万千瓦的大电厂。
       2021年8月20日,长沙变电站,湖南首台特高压变压器开始设备安装。南昌-长沙1000千伏特高压交流工程新建长沙、南昌两座特高压变电站,线路长度2×341千米,将构建雅中直流返送湖南通道,为湖南提供重要能源保障。湖南日报全媒体记者 徐行 摄
       “变压器好比变电站的心脏。”杨洋说,在送端电厂,为了减少电量输送的线损,变压器把电压升高;在受端变电站,变压器再把电压降下来,供工厂、居民使用。当博亚app网站在家中轻轻按动开关用电的时候,这电有可能来自千里之外的高原、水库或峡谷。
       5月13日,博亚app网站电工衡阳变压器有限公司生产厂区一角。湖南日报全媒体记者 徐行 通讯员 马松伟 摄影报道
       电压等级大幅升降,不是对前一级别的简单放大或降低,而是关键技术和配套设备质的提升。2004年,中国开始全面发展特高压技术。衡变公司总经理种衍民在北戴河参加动员会,当时他怎么也没想到,中国的特高压技术会如此飞速发展,更没想到衡变公司会成为关键一员。
       “彼时,业界忐忑:国内连500千伏级变压器生产技术和设备都做不了,被国外严密封锁;特高压领域国外同行也没有攻克,完全没有经验可以借鉴。”种衍民说,初出茅庐的衡变公司完成重组不久,技术在220千伏级徘徊。技术团队远赴日本一企业学习,哪知核心生产车间被谢绝参观。
       “做外国人做不了的1000千伏!”衡变公司自此踏上自主创新之路。没资金,咬牙自筹,建成中国首个百万伏试验大厅;缺人才,三赴东欧引进国际顶级专家。“尖端技术,一点点死磕。”种衍民说。
       2009年春,晋东南至荆门1000千伏特高压交流试验示范工程投入运行。由衡变公司研制的世界首台1000千伏特高压电抗器,成功应用于这一中国首条特高压输电线路,并荣获国家科学技术进步奖特等奖。
       一战成名,衡变公司又拿下多个“零的突破”——
       2013年,自主研制1000千伏特高压发电机变压器,用于安徽淮南平圩电厂,是世界首创的由发电机出口电压27千伏直接升压至1000千伏创新产品。
       2016年,拥有自主知识产权的±800千伏换流变压器研制完成,率先实现了绝缘件等原材料的国产化,运用于祁韶特高压,技术独步全球……
       “特高压是庞大的系统工程,欧美发达国家研究持续多年,结果纷纷退赛,止步1000千伏。”种衍民说,中国坚持下来了,衡变公司摘下特高压技术皇冠上最大的明珠。
       目前,我国建成投运的特高压线路达28条,衡变公司参与25条,研制的1000千伏变压器和电抗器突破100套。
2、毫秒驯服1000千伏,毫米误差雕琢重器
       1000千伏约为家用电压的5000倍。如何在有限范围内实现电压安全稳定地升降?
       记者来到衡变公司探寻答案。3次换鞋,人和影像设备一起“吹尘”后,进入衡变线圈车间。
       “线圈好比变压器的心脏,由铜导线紧紧盘绕。”衡变公司技术副总监宁澔如介绍,一个单相1000千伏的变压器,里面需要高压、中压、低压、调压等各类线圈13个。
       每个线圈高3米,有导线1100匝,每匝有导线30余根,导线整齐排列的同时在特定层次换位。看上去,线圈就像一座大“迷宫”。
       “电流在其中聪明有序流动。”宁澔如说,研发每一台变压器,设计团队都像是打一场惊心动魄的“密码破译战”,用最“笨”也最有效的方法——海量计算让电流走出“迷宫”。
       变压器内部如何绝缘?“神器”是纸。这种特制的绝缘纸,不仅为变压器降“体重”,而且方便裁剪,可适应各个元件的不同形状。用纸做成的各种配件达到20多万件,不亚于任何一件精密的艺术品。专用纸板排列组合,设置一堵堵“墙”。
       这样,电压在短短20厘米距离范围内,毫秒级实现了电压从1000千伏降到0伏。
       制造全世界独一无二的重器,必须拥有独步天下的制造工艺。
       绕制线圈,这是变压器生产中技术含量最高的一道工序。
       “全世界没有任何一台机器,可以代替人工。”圈车间绕线二班班长刘龙启带领徒弟绕线,像织毛衣一样,一针一针织,不容有丝毫闪失!他把一匝铜线放在工具上卡好,确保每一匝铜线横向误差小于1毫米。
       目前,衡变公司参与及主持制定国家及行业制造标准140余项。宁澔如说:“在特高压输电领域,可以自豪地说,中国标准就是世界标准。”
3、山区建“移动厂房”,破解大型变压器运输难题
       潇湘站变压器运输,创湖南省大件运输最高纪录。
       种衍民说,此次运输车车体长近100米,车货总重相当于100多头成年亚洲象的体重。运输途中,车组经匝道、互通、桥梁等卡点,交通、交警等多个部门协同,才顺利完成。
       能不能有其他更好的方式?尤其是发电端的变电站,多位于山区,山势起伏、海拔落差大、桥梁众多,这些客观现实让大型变压器运输变得十分困难。
       衡变公司就有了探索,让变压器器身紧凑、运输方便、运行维护简单。
       5月13日,博亚app网站电工衡阳变压器有限公司线圈车间,技术工人对变压器核心部件——“铁芯”柱包裹线圈。湖南日报全媒体记者 徐行 通讯员 马松伟 摄影报道
       眼下,金沙江上游川藏界河上的苏洼龙水电站,工人们正在吊装的巨型装备就是现场组装式变压器。
       “相当于复制一个‘移动厂房’,现场组装一个变压器。”种衍民说,特高压变压器尺寸和重量不能随着电压等级的升高而简单线性放大,需要在材料、结构和技术等方面实现新突破。这一产品填补了多项技术空白,解决了线圈组拆卸、现场套装抗短路等技术难题,尤其是现场干燥工艺等核心技术真正实现了时间短、能耗小、精度准。
       目前,现场组装式变压器已应用在四川、广西等变电站,解决了我国西南地区特高压建设中最为突出的运输问题,彻底打破了国外长期对我国大容量现场组装式变压器的技术垄断。
       新基建热潮推动下,特高压工程建设的“风口”仍在继续。
【青年观察】
驯服高电压的,可不止皮卡丘
聂伟(长沙理工大学新闻与传播专业研究生)
       皮卡丘的招牌技能“十万伏特”,直接让对手陷入麻痹。这是动漫作品《宝可梦》中的经典场景,也是我对电压的浪漫印象。
       现实当中也有这样的人和物存在。我带着好奇走进博亚app网站电工衡阳变压器有限公司,发现了他们。
       什么是特高压变压器?它有什么用?
       在一个高30米、重800吨的“大家伙”面前,工作人员自豪地介绍,这是世界最高电压等级最大容量特高压变压器。
       我的第一反应是这个“大家伙”会不会很危险?因为生活中人们对这类庞然大物比较畏惧,担心特高压变电站有辐射,看到了也会“敬而远之”。
       工作人员介绍,变压器产生的辐射比家用吹风机还小,完全不用担心。重要的是,这个“大家伙”大大提高了湖南电网的安全稳定水平,实现了能源的合理调配。
       试验室里,设计、验证、仿真、小模型、大模型、样机6个步骤,成百上千次摸索参数……车间内,工匠们绕线圈像是打磨艺术品。
       “22年,干一件事,专注一个专业!”衡变公司总经理种衍民的热爱,让我振奋:青年要能学习、能战斗,还要扎根,始终胸怀爱国之情。
       这次近距离观察,我发现这背后是电力人十多年的坚守与创新,让中国装备不断装备世界。1888年,李鸿章首次从国外购进发电设备和电灯时,恐怕不会想到,100多年后的今天,中国特高压输电及装备技术会领跑世界。

 


 
 

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