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【综合】昌吉换流站的“大”与“小”——西北院±1100千伏昌吉换流站设计纪实
来源:办公室(党委办公室) 作者:办公室(党委办公室) 日期:2018-12-07 访问次数: 字号:[ ]


2018年已经接近尾声,规划设计集团西北院牵头设计的昌吉~古泉±1100千伏特高压直流输电工程(以下简称“昌古线”)也进入了最后的投运冲刺阶段。

昌古线是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输电距离最远、技术水平最先进的特高压直流工程。工程起于新疆昌吉换流站,止于安徽古泉换流站,途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽6省区,全长3324公里,输送容量1200万千瓦。

作为该项目送端换流站——昌吉换流站的设计总工程师,王黎彦对工程顺利投运充满了企盼:“在这项举世瞩目的伟大工程中,我们承担了昌吉站设计A包及全站设计牵头、阀厅及换流区域及全站电气二次等设计工作。在工程设计中,我们通过一系列技术创新和设计优化,擘画大格局,精雕小细节,为客户奉献了又一项经典之作!”

擘画大格局

据王黎彦介绍,昌吉站与五彩湾750千伏变电站合并建设,两站总用地面积达到41.1公顷。其中,昌吉站占地面积28.1公顷,工程总投资80.5亿元,工程规模之大前所未有。

“如果说昌古线是一条疆电外送大动脉,那么昌吉换流站就是它的心脏!”王黎彦形象地比喻,“昌吉站将从准东煤电基地各个电厂汇集来的交流电能转换成直流电,然后通过昌古线直接输送到3000多公里外的华东负荷中心,实现了能源中心与负荷中心的优势互补!”

擘画大格局当然需要大手笔,昌吉站的设计也轻松地创造了诸项世界之最:输送容量1200万千瓦,是世界上输送容量最大的换流站;高、低端阀厅的檐口高度分别为39.1米和23.8米,是目前世界上最高的阀厅;紧邻阀厅的换流变压器,单台容量为607兆伏安,是世界上电压等级最高、制造难度最大的变压器;高、低端阀厅的中间区域及换流区东侧布置的有搬运轨道,其中主搬运轨道长度达到599米,是目前世界上最长的变压器运输轨道;750千伏GIS配电装置采用了3/2断路器接线,共21回进出线,组成了10个完整串和一个不完整串,安装了32台断路器,是目前国内建设规模最大的配电装置区……

除了这些世界和国内纪录,昌吉站内的大多建筑也时刻向人们展示着它的大气恢弘。例如,户内直流场采用L型设计,是全站体量最大的建筑,单个建筑面积7352平方米,仅屋架下弦标就高达42.5米,有十三四层楼那么高。此外,换流站750千伏交流配电装置区的GIS基础长达618米,从头走到尾需要8多分钟。

“因为电压等级世界最高、工程规模世界最大,在设计过程中是完全没有成熟的经验可供借鉴的!”王黎彦介绍,“即便是一些看似常规的结构设计,由于体积的增大,量变引起质变,设计思路就完全不同了。但是,我们的团队经历了无数的科技攻关、设计优化,终于克服了重重困难,交出了一份满意的答卷!”

精雕小细节

如果说昌吉站恢弘的规模让人们第一眼就对它叹为观止,那么从细节处透露出精雕细琢的匠心更让人对它的设计师感佩不已。

昌吉站两极的低端阀厅位于换流区中间,高端阀厅位于南北两侧,形成了高、低端阀厅“面对面”、低端阀厅“背靠背”的布置格局。高低端阀厅内部分别安装1100千伏和550千伏的晶闸管换流阀。这样的布局不仅紧凑合理,而且安全可靠。

紧邻每极阀厅的是6台换流变压器,换流变压器之间是防火墙。高、低端防火墙全部采用了清水混凝土施工工艺,分为9板浇筑,垂直度、平整度的关键控制指标分别为不超过2毫米和6毫米。精度要求之高,实在令人赞叹。无独有偶,前面所说的高、低端阀厅中间区域的世界上最长的变压器运输轨道,轨道间标高误差竟然控制在1毫米以内,从而保证了换流变压器的安装精度。

除了毫米级的“特例”外,在其它方面的细节设计事例也比比皆是。例如,四座阀外冷空冷器采用了“空冷+水冷”设计方案,布置上有效地利用了主辅控制楼与阀厅之间的场地,节约了空间。户内直流场采用了简化直流滤波器这一创新成果,大幅降低了户内直流场的建筑体量。交流滤波器大组采用了改进“田”字型布置,将滤波器进线从母线上部跨越改为从滤波器组小组上方进线的方式,不但使得大组滤波器的进线位置更加灵活,节约了GIL管道,而且使得构架数量大大减少,节约了投资。

“虽然我们是在空旷的戈壁滩上建造世界最大的换流站,但是我们绝不轻易浪费一丝空间,浪费一米材料!”王黎彦说,“一流的设计团队,既要能放,更要能收,在大处展实力,在微末处显身手。西北院昌吉换流站设计团队,以实际行动诠释了我们的‘行业领先世界一流‘!”

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