国产设备助力提升电网自主可控水平

近日，西电东送的重点工程——溪洛渡右岸电站向广东±500kV同塔双回DC输电工程送电。随着现场运行人员发出操作指令，从属换流站交流场的刀闸开关缓缓合上，电流瞬间由西向东，千里之外。这标志着我国首台自主研发的国产有载分接开关换流变压器成功运行。

这是我国高端动力设备研发的重大成果。我国在大容量有载分接开关领域实现了跨越式突破，高压直流输电系统的“齿轮箱”实现了国产。

DC输电系统调压稳压的核心部件

我国东西部地区跨越数千公里，“西电东送”多采用长距离、大容量、高电压的DC工程输电，工程的收发站均采用重达300多吨的换流变压器。有载分接开关是换流变压器的关键部件之一，是DC输电系统调压稳压的核心部件，也是精密的机电设备。

“换流变压器的有载分接开关就像汽车的自动‘变速箱’。电压升降，负载调多调少，电流调少，都要靠它的档位来调节。”南方电网超高压公司生物技术部副总经理冯坤形象地描述道。

换流变压器有载分接开关有1000多个元件，开关次数非常频繁，一年可达6000次以上。一次切换包括9个过程，每个动作涉及400多个组件的精确协调。而且每个过程的时序协调都是毫秒级的，动作过程涉及到电、热、力的耦合。这种计时协调的精度可以媲美机械表。

“由于可靠性要求极高，制造难度极大，这项技术一直掌握在少数国外厂商手中。设备的维护也受到外国制造商的限制。万一出现故障，只能更换同型号的进口产品，订货周期需要3到4个月。”南方电网超高压公司广州局副总经理汪洋说，“近年来，进口换流变压器有载分接开关在运行中暴露出机械开裂、绝缘劣化等问题，严重威胁电网安全运行。”

“产学研用”科研团队实现全链条国产化制造。

为克服这一“瓶颈”问题，南方电网超高压公司组建了“产学研用”研究团队，与产业链上下游企业共同开展了“大容量换流变压器6000kVA有载分接开关”关键技术的国产化研究。

针对进口设备暴露出的绝缘裕度不够、选材不合理、电气设计不完善等问题。，课题组重点从设备结构、可靠性等方面进行攻关。，并独立进行了精细化建模仿真和真实样机试验验证。

从200多万种可能的结构中选出36种，优中选优，最终选出最简单、最平衡的有载分接开关拓扑。

“真空灭弧室是中高压电力开关的核心部件，研制难度极大。”南方电网超高压公司高级技术专家邓军回忆说:“在研发之初，我们就计划采用进口真空灭弧室。经过深入研究分析，我们决定联合国内的龙头企业自主研发真空灭弧室，虽然这条路会很艰难。”

经过计算、仿真和对比，研究团队进行了3000次性能试验、37万次负载切换试验、160万次机械寿命试验和900万次波纹管疲劳试验，最终研制出真空灭弧室。

真空灭弧室的成功研发极大地鼓舞了研究团队。经过不懈努力，他们用两年时间先后突破了设计、制造、试验和可靠应用等一系列关键技术，成功研制出国内首台额定容量6000千伏安、最大电压6000伏(V)、最大额定电流1300安培(A)的大容量变流有载分接开关，实现了“原材料-元器件-整机”的目标

与同类进口产品相比，自主研发的换流变压器有载分接开关具有更好的性能。国产换流变压器有载分接开关的研制成功，将大大减少工程建设投资。仅估算设备成本，就可为一个新建特高压直流输电工程节约近4000万元。对提高“西电东送”主电网设备自控水平，促进我国高端电气设备产业链升级，保障我国能源和电力供应安全稳定具有重要意义。