直擊世界最大特高壓換流站給“巨無霸”安裝“超級心臟”
5月6日，涼山彝族自治州布拖縣特木里鎮，世界占地面積最大的特高壓換流站——±800千伏布拖換流站，靜靜地躺在大涼山的山巒起伏之處。
走進站內，一片熱火朝天的施工景象，這里正在進行最具技術含量的設備安裝工作：技術人員需要給這座大涼山深處的特高壓“巨無霸”換流站，安裝上“超級心臟”。作為白鶴灘—江蘇、白鶴灘—浙江兩條特高壓直流工程的換流起點站，布拖換流站設計占地面積62萬平方米，相當于約87個標準足球場大小。其一期工程預計將于6月底投運，屆時，隨著“超級心臟”跳動，白鶴灘水電站的電能不到1秒鐘就能抵達江浙地區。“換流閥被稱為換流站的‘心臟’，設備價值高，對安裝精密度要求也非常高。”國網四川送變電公司布拖換流站電氣A包施工項目副經理陳靜遠介紹，布拖換流站一期工程共設置雙極低端和雙極高端四個換流閥閥廳，每個閥廳都會各裝6個換流閥閥塔，是一項巨大的工程。5月6日這天，低端換流閥閥廳迎來關鍵工序——“空中組裝”換流閥閥塔，其安裝面臨多個挑戰。首先，是無塵化安裝。放置換流閥的閥廳需要良好的電磁屏蔽性能，對溫度、清潔度都有極高要求。然而，布拖當地氣候干燥，偶爾還有沙塵。技術人員們想了很多辦法來實現無塵化安裝。“設備從北側進，人從南側進，進入閥廳要先穿鞋套，再到風淋間除塵，最后穿上防塵服。”陳靜遠說，通過凈塵、隔塵、阻塵、吸塵、測塵五級防塵法，終于達到了無塵化安裝的參數指標。“空中組裝”也是極大的挑戰。之前，400箱、數百種、數萬個零部件早已運達換流站。在高達20多米的閥廳里，經過10多天組裝，技術人員將其組裝成了一個個換流閥模塊。現在，需要把一個個模塊組裝到15米高的空中，最終形成懸吊式結構的閥塔。一個紅色的吊裝平臺緩緩從地面升到15米高空，技術員吳星遠在平臺上把在地面組裝好的換流閥模塊小心翼翼安裝到閥塔上。他頭戴的安全帽有些特別，采用了射頻識別技術，攝像頭、話筒一應俱全，名叫“5G安全帽”。“注意操作精度，往左偏一點。”通過5G安全帽傳回的實時畫面，技術專家可隨時看到他的操作過程，并遠程指導。一層接著一層，技術人員站在吊裝平臺上，足足壘了6層模塊，組成一個高約10米、重達15噸的換流閥閥塔。一天過去，吊裝平臺徐徐向地面下降。吳星遠仰望著懸吊在鋼梁上閥塔里面的組件、螺栓、水管，“覺得很有成就感。”陳靜遠介紹，閥塔吊裝對安全和質量要求很高，為此項目部專門成立科技攻關組，形成了一套優質高效的換流閥安裝典型布置及施工方法，自主研發和引進的一百多套新型機械和裝備運用到工程建設中，以往7天才能吊裝完成一個閥塔，如今只需1天就吊裝完成，施工效率大幅提升。“空中組裝”完成后，將對這顆“超級心臟”開展觸發試驗，這是換流閥安裝過程中至關重要的一環，也標志著工程進入了閥廳設備安裝的沖刺階段。布拖換流站工程一期投資數十億元，為什么要花這么多功夫建一座大型換流站？“簡單說，特高壓換流站的作用就是把交流電變成直流電，同時把電壓升高到特高壓級。”國網四川送變電公司布拖換流站電氣A包項目調試負責人潘勇告訴記者，從直流工程投資額構成來看，換流站要占約一半左右，是特高壓工程的關鍵。100多公里外的白鶴灘水電站，百萬千瓦裝機的水輪機組發電之后，水能轉化為電能，一段“長途旅行”就此開始。旅行的第一站，即是布拖換流站。在這里，電流要進行一次“變身”，從交流電變成直流電。潘勇介紹道，白鶴灘—江蘇、白鶴灘—浙江兩條特高壓線路都是直流工程，這是因為與交流工程相比，直流工程架設線路導線更少，占用的通道面積更少，這樣可以節省材料、安裝、運輸的費用。而且，直流電可以實現超長距離的運輸，同時也更加穩定。特高壓換流站，密密麻麻裝滿了各種設備，主要包含換流閥、換流變壓器、平波電抗器、交流開關設備等，共同組成一整套換流系統。而將交流電變成直流電，最關鍵的設備就是換流閥和換流變壓器。以閥塔形式懸吊在閥廳頂上的換流閥，猶如電流的中轉站。“你看閥塔中間一根根管子和模塊。”中國西電集團有限公司技術人員郭遵令說，那是換流閥的核心部件：晶閘管，“晶閘管就像鑰匙一樣，通過不斷地開、斷，讓經過的交流電波變得平順。從換流閥出來的電流，通過導管，進入換流變壓器，將電壓等級升高到特高壓級。“一個換流變壓器就有400多噸重，這其中110噸都是起絕緣作用的油。”潘勇說。“‘西電東送’最大的難題就是距離遠。”在潘勇看來，經過換流站的“變身”，電力變得更加穩定，損耗更小，更適合長途運輸。換流站外，數百個輸電鐵塔一路向東，翻山越嶺。從這里出發，白鶴灘水電站的清潔水電，將直接送達江蘇和浙江，點亮華東地區的萬家燈火。布拖換流站有約87個標準足球場那么大，占地面積為世界之最，同時也是迄今為止土石方量最多、地質條件最差的換流站工程。它并非一次性建成，而是分成了“三站合一”式的建設，分別由白鶴灘—江蘇（一期）、白鶴灘—浙江（二期）±800千伏換流站和一個500千伏變電站組成。為什么要這樣設計？中國能建西南電力設計院電網工程公司一級項目經理周德才告訴記者，三站合一的設計比單建三個站，可以節省20-30%的占地面積，同時，通過共用公共設施、共享設備等，總共可節省投資3億多元。但超大面積，加之海拔高、場地高差大、高挖填邊坡等特點，給建設帶來了極大挑戰。為了建換流站，需要挖掉260萬平方米的土石方量，再填上300萬立方米的土石方量，相當于把一個標準足球場填高360米，挖填總高差達65米，約有22層樓那么高。“站址地質全是淤積土質，沒有石層，土質含水率極高。”周德才說，類似的場平施工大規模淤積土質處理尚無成熟經驗可借鑒。為了處理大規模淤積土質，工程建設方采取了碎石強夯置換的方式開展場平施工。所謂強夯置換，就是將回填的石料用重錘高落差的沖擊力打碎，再將碎石強力擠入泥土中形成復合地基。布拖換流站場平挖方260萬立方米，填方300萬立方米，需摻填石料180萬立方米，分6層回填強夯置換，挖填總高差達65米。由于地質原因，重錘夯擊時經常出現吸錘、埋錘等現象，單機每日效率只有58擊，施工進度緩慢。針對這一情況，施工團隊創新采用設置臨時集水坑和增加錘柄高度的方案。“單機效率提升為每天150擊，節約了時間和人力，還節省碎石約3萬立方米。”國網四川送變電公司布拖換流站土建項目總工程師孫浩尹說。目前，白鶴灘—江蘇特高壓工程建設進入沖刺階段，計劃6月底投運；白鶴灘—浙江特高壓工程建設正在處于鐵塔組立階段，計劃12月投運。布拖換流站也進入緊張的機電安裝調試期，1000多名建設者正為最后投運日夜奮戰。
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