换流阀：特高压直流工程的心脏

      1987年，±100千伏舟山直流输电线路投运，开启了我国直流输电历史。如今，以特高压直流输电为代表，直流输电已成为我国能源输送不可分割的部分。在此过程中，国网智能电网研究院所属中电普瑞电力工程有限公司以全直流产业链为目标，推动国内直流设备及技术进步。

　　查鲲鹏至今还记得5个月前那个激动人心的时刻。

　　7月8日2时，身为中电普瑞电力工程有限公司总经理助理兼工程设计部经理的查鲲鹏和技术人员一样没有休息。他们待在特高压锦苏直流工程裕隆换流站，等待换流阀试验的消息。

　　“换流阀一次完成过负荷试验，各项参数表现出色，没有晶闸管损坏，没有出现异常报告，比国外产品表现得更好。”试验人员告诉查鲲鹏。他立刻明白，特高压换流阀研制成功了。

　　仅仅六年时间，科研人员在直流换流阀领域形成了整套具有完全自主知识产权的科研产业实施能力，实现了从“引进”到“引领”的跨越式飞跃，并开始左右世界直流市场的定价权。

　　扔掉“洋拐杖”，挺直我们的腰板

　　直流输电技术在我国起步较晚，直流工程核心装备此前一直被国外跨国公司所垄断。为打破这一局面，国家电网公司不断加大科技投入。2006年，特高压直流换流阀项目立项。

　　“十年前，我参加国际大电网会议时，就感受到直流输电技术将引领输电技术的变革，这股浪潮来势汹汹。”国家电网公司十大科技领军人才、普瑞工程公司总经理汤广福说，“从国家电网公司启动相关项目以来，我和我的团队就一直专注直流技术攻关与装备研制。最初，我们通过引进消化吸收的方式与跨国公司合作，两年下来，异常疲惫。我们的内心一直在呼喊：扔掉‘洋拐杖’，挺直腰板说话!”

　　这种科研人特有的执着与专注，汇聚成一股不可抵挡的创新能量。普瑞工程公司的科研团队从基础理论入手，扎实开展系统理论研究，实现了重大技术突破。换流阀产品也历经H400和A5000两个阶段，电压等级从±500千伏发展到±1100千伏。

　　2008 年至2010年，是换流阀样机研制的集中攻关期，整个科研团队争分夺秒开展关键技术攻关与设备研制。办公室的灯每晚都要亮到22时，周末大家也会不约而同来加班。家、食堂、办公室三点一线，是大家的生活轨迹。在样机研制阶段，大家在地下室像鼹鼠一样工作了几个月。吊装试验时，更是吃住在试验现场，每天工作时长超过16小时。刚谈不久的女朋友因无法忍受不能经常见面而提出分手的例子不止一两起。

　　最终，世界首个±800千伏/4750安培特高压换流阀样机研制成功，并得到7位院士的高度评价。他们一致认为：“该换流阀模块样机及阀塔样机的核心性能参数处于国际领先水平，整体技术指标处于国际领先地位，具有独立自主知识产权。”

　　2012年7月，换流阀历经数次优化升级，完成了从样机到工程用机的华丽转身，成功应用在锦苏工程中。

　　锦苏工程采用的A5000型换流阀设计亮点频出，拥有水冷电阻一体化设计、饱和电抗器低噪声分体设计、高效率屏蔽系统等鲜明的技术特点。其阀控更是在真型功能测试平台搭建、TTM快速大容量储能等领域实现国际首创。它的应用，也带动了一批下游产业，给整个产业注入了一针“强心剂”。

　　从无到有，试验强力支撑

　　换流阀研制离不开换流阀成套试验能力建设。提到换流阀成套试验能力建设，就不得不提国家电网公司重点试验室——电力系统电力电子实验室的建设过程。

　　电力电子实验室的缔造者汤广福介绍说，试验能力建设是换流阀研制的先决条件，两者互为作用，是推动我国直流产业发展的重要因素。试验不仅能验证换流阀的各项指标参数，还能指导换流阀的优化升级，确保其在工程中的安全稳定运行，意义格外重大。

　　这种极具战略意义的项目得到了国家电网公司的高度重视和支持。但是，大功率电力电子实验室的建设绝非易事，全世界只有欧洲才有，连美国、日本都没有建成。难度可想而知。

　　怎么办?一切都是从零开始，一切都要自己动手。“那么多年摸爬滚打，难道要半途而废?”这样一想，大家心中更是憋足了劲儿，“我们不但要建，而且要建最好的!”

从此，汤广福和同事白天黑夜地泡在办公室、图书馆和施工现场，生活的全部空间几乎都被图纸、资料、模型所占据。短短几年间，他们硬是凭着一股子狠劲和韧劲，在技术的荒原里，建起了一座电力科学的华美殿堂。2009年，面向灵活交流输电、高压换流阀试验而建设的世界一流电力电子实验室全面建成投运。验收专家组一致认定：“实验室已经达到国际一流大功率电力电子实验室水平。技术成果可以用5个国际领先、3个首次提出、1个国内领先来概括。”

　　实验室的建成投运给了换流阀科研产业发展以巨大支撑，相继为宁东工程、三沪Ⅱ回工程、锦苏工程等的换流阀研制提供了试验支撑。仅3年时间，该实验室就为科研部门节省试验费用数亿元。

　　工程现场，设备大显身手

　　工程是展示科研成果的战场。2007年，普瑞工程公司开始参与直流工程建设。5年来，该公司已圆满完成了中俄联网黑河直流背靠背换流站工程、灵宝背靠背扩建换流站工程、宁东—山东±660千伏直流输电示范工程、锦苏工程等的建设任务。

　　孙宝奎是普瑞工程公司工程部兼生产部经理，参与了上述工程建设。“几年来，我们的直流业务从无到有，发生了翻天覆地的变化。最开始，我们只有400平方米的试验生产场地，而现在拥有上万平方米的超净无尘生产车间、试验场地和物流仓库。一年能为四五条特高压直流工程提供设备。”他说。

　　其间，该公司还建立了专业的售后服务平台和团队，累计为工程提供了10998人·天的现场技术支持与售后服务、16场次技术培训。丰富的工程实践不仅锻炼了技术团队，还为换流阀的优化升级提供了一手资料。

　　“科研攻关与工程实践是两条螺旋向上的曲线，相辅相成、互为推动。”汤广福说，“从高压到特高压，不同的地域环境、不同的电压等级，让我们在设备研制中不断调整、优化设计方案，使换流阀产品在通流能力、环保节能、防震减灾、缩小体积方面都有了长足进步。”

　　在宁东工程中，普瑞工程公司生产的换流阀，实现了70%以上的国产化率，更是以单12脉动阀组容量、耐受电压、单阀晶闸管数量创造了直流输电工程的世界纪录。同时，自主研制的等效负载、模拟放电装置等新型绝缘试验装置顺利投运，由此宣告世界上参数最高的超/特高压直流换流阀实验室全面建成。

　　到了锦苏工程，换流阀更是实现了100%国产化，体积缩小了20%，性能却大大提升。从现场调试及迎峰度夏的表现看，自主换流阀及其阀控系统的首次应用，完美诠释了“中国创造”。

　　广阔未来，畅快遨游

　　锦苏工程之后，普瑞工程公司又承担了哈密—郑州±800千伏特高压直流输电工程的供货任务。不久的将来，该公司自主研制的±1100千伏特高压换流阀也将迎来首次工程应用。

　　拥有自主知识产权，就能掌握市场主动权。A5000型换流阀不仅性能超越国外产品，在价格上也极具优势，能有效降低工程成本30%。2012年，普瑞工程公司积极试水海外市场，在加拿大EelRiver直流改造项目招标中，自主研制的换流阀的出现，迫使跨国公司不得不以低于成本的价格投标。

　　未来，普瑞工程公司将打造立足国内、面向全球的直流输电成套能力，在国家电网公司的战略蓝海里畅快遨游。

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