±500 kV超高压混合式直流断路器安装技术分析

国文亮，李 雪，刘吉昀

（国网北京市电力公司检修公司，北京 100096）

0 引 言

±500 kV超高压混合式直流断路器属于全新的设备，在安装的时候其高度较高、体积庞大，且结构十分复杂、组件较多，因此需要对它的安装技术进行深入的探索，确保其科学合理地被安装，为后期顺利投入使用并促进我国的柔性直流输电工程发展奠定基础。

1 柔性直流输电工程概述

输电技术在发展的过程中已经经历了直流输电、交流输电、交直共存输电的发展，但是仍然存在很多问题没有解决，因此诞生了柔性直流输电技术，解决了交直流输电的问题，促进了输电方式的变革[1]。柔性直流输电工程是一种全新的直流输电技术，在全世界范围内已经得到了比较广泛的应用，但是在我国的应用直到2020年的张北柔性直流输电工程的建设才开始。

2 ±500 kV超高压混合式直流断路器安装技术

2.1 安装环境的控制

直流断路器的设备在进行安装时对环境的要求较高，因此对环境的控制是安装±500 kV超高压混合式直流断路器的重点以及难点问题。同时，±500 kV超高压混合式直流断路器的体积较大，安装时的结构较为复杂，而且精细化的程度较高，这就意味着施工的难度很大，对环境以及质量的要求较高。在具体的安装中，安装人员应该对阀厅进行合理的布置。

（1）在出入口的地方设置一个除尘的过渡间。

（2）设置一个登记台，对往来人员进行登记。

（3）要有相关的工具和设备，如办公桌椅、衣柜以及闸机和液晶显示屏。

（4）在入口处安装门帘并放置鞋膜机，这样就可以全面地阻挡外面的风沙进入到里面。

（5）在出口的位置还要设置一个风淋间，这是专门给施工人员使用的，确保其在进入阀厅的时候身上没有灰尘。

施工人员在进入阀厅时要经过风淋间，风淋间开始工作的同时阀厅内部的设备开始运行。设备应在阀厅的入口处进行拆箱，并放入到设备专用的风淋间中进行除尘处理，确保进入到阀厅的设备完全不会存在灰尘。为了检测断路器安装的环境中灰尘的情况，需要在阀厅内部安装相关的检测装置，实时监控设备安装的每一个环节，确保空气中的颗粒物含量符合安装的标准[2]。

2.2 应用三维建模技术进行指导

电力电子式的直流断路器在具体安装时，需要施工人员对主塔的结构进行详细的了解，这种形式的直流断路器主要是由开关、主支路、转移支路以及避雷器等4种模块构成。在这4种模块中，主支路是单层的设计，位于阀塔的钢盘上；开关、避雷器以及转移支路同样位于钢盘上，但是5层的布置，分别有10个模块。而且开关以及避雷器分别位于阀塔的左右两侧，转移支路与避雷器相距较近，同时转移支路的首尾部分和避雷器的两端电气分别相连；在开关与转移支路之间的是主支路。直流断路器主塔的结构示意图如图1所示。

图1 主塔的结构示意

在直流断路器进行安装时，需要应用到专用的爬梯，但是施工人员在安装时需要注意直流断路器的每一个模块的下面的支柱绝缘体的安装，都应该保证其横向和纵向的水平高度差不能够超过2 mm，而且要保证水平中心距离的误差不能超过2 mm。因此，在安装时为了确保安装正确，就需要先利用三维建模技术模拟安装的过程，将每一个组件的安装过程都模拟出来，可以有效地降低安装的失误，同时提高施工的效率，保证每一个组件都被准确地安装，确保安装的质量[3]。直流断路器安装专用爬梯示意图如图2所示。

图2 直流断路器安装专用爬梯示意

耦合负压式的直流断路器的主塔构成主要有开关、紧耦合电抗器、耦合负压装置、MOV避雷器、阀段模块以及100 kV隔离变等6个部分。这种形式的直流断路器在安装时是按照从下到上的顺序安装的，在每一层的全部模块全部安装完以后，才能开始下一层模块的安装，在具体的安装中要注意安装的顺序。

2.3 特殊组件专用工装的使用

在进行直流断路器的安装时，有很多设备是需要进行吊装的，例如，绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）阀段模块的关键设备在安装时就需要采用吊装的方法，并需要在吊装时保持平衡的状态，这样设备才能够一次性安装到位，不会存在误差。在具体的施工中，使用各种设备安装时的专用工装进行相应设备的安装，需要进行吊点的准确设置，只有吊点的位置选择合理，才能够保证相关设备的安装质量[4]。例如，在转移支路进行安装时，需要使用转移支路安装的专用工装，这样才能够保证转移支路在安装时精准无误，为后续的使用奠定基础。转移支路安装的工装示意图如图3所示，图中圈出部分表示的是U型环的安装位置。

图3 转移支路安装专用工装示意

转移支路在进行吊装的时候，施工人员要保证4个U形环所在的钢梁应该与变压器接近，在起吊之前一定要确定吊点是否准确、稳定，如果转移支路的电容在右侧的位置，就要将吊带固定在相应的4个U型环上，如果在左侧的位置，那么就要将吊带固定在另外的4个U型环上。转移支路和专用吊装的工装加在一起的重量是4.5 t，可以使用2根5 t的吊带进行吊装，再采用顶部预留8 t行吊的方式进行吊装。

2.4 对专用爬梯的研制

由于±500 kV超高压混合式直流断路器是一个大型的工程构造，其主塔的整体构造就要长达13.929 m，宽达7.35 m，高达15.45 m，整体机器设备的重量超过120 t，因此为了能够更好地使用±500 kV超高压混合式直流断路器，需要对其研制出专用的爬梯[5]。±500 kV超高压混合式直流断路器专用爬梯的研制工作，使工作人员没有直接接触机器设备，不会具有超高压带来的风险，大大地提高了工作人员直接攀爬混合式直流断路器的安全指数。同时，±500 kV超高压混合式直流断路器的主塔上面的构建有钢盘、光纤水管的阀支架，构成较为复杂，借用专用的爬梯可以更好地完成直流断路器设备外部的安装工作，提高了设备安装的效率，使±500 kV超高压混合式直流断路器的建设工作的工期可以大范围缩短。此外，±500 kV超高压混合式直流断路器专用爬梯的研制，方便工作人员在直流断路器真正运转工作之后对其进行的检查，帮助工作人员第一时间发现机器设备的问题并加以调试，避免机器设备出现故障而引起的工期延误和对工程质量产生影响。对±500 kV超高压混合式直流断路器专用爬梯的研制要选择绝缘电性能较好、抗腐蚀能力较强、较为坚硬的材料作为爬梯的原料，可以保证爬梯质量符合±500 kV超高压混合式直流断路器的应用需求。

2.5 调试的方法

为了保证±500 kV超高压混合式直流断路器具有良好的性能，后续工作可以平稳运营，要对其进行一些调试工作。对±500 kV超高压混合式直流断路器的回路电阻的测试方法应当选择直流降压法测量。首先要保证测试的仪器有预热的过程，时间在30 s左右，将电流夹子和电压夹子分别设立在断路器的两侧，用专业的回路电阻测试来对机器设备进行检测，它的工作原理是利用电流压降法，保证±500 kV超高压混合式直流断路器的回路电阻符合生产应用的实际需要。对±500 kV超高压混合式直流断路器的分合闸时间的测试工作应选用特性测试仪来完成极性测量。将测试仪的夹子夹在±500 kV超高压混合式直流断路器相对应的出线端口上，信号线接在分合闸线圈的端口上，用先合再分的方法完成测试工作。按照电气安装工程装置的相关要求，要对±500 kV超高压混合式直流断路器进行操动机构的测试。首先要保证±500 kV超高压混合式直流断路器处于检修的工作状态，在现场人为地将控制操作把手挪到待定的位置，保证机器设备上已经没有电压，然后将试验的电源调整到特定电压的1/3左右，再按下启动按钮之后，迅速对±500 kV超高压混合式直流断路器的动作情况进行检查，若机器可以正常运转，则表明电压偏低；若机器不运转，应慢慢地将试验电压加大，一直到机器可以正常运转。

3 ±500 kV超高压混合式直流断路器未来的发展前景

±500 kV超高压混合式直流断路器是一种全新的柔直电网领域设备，它应用在具有高电压和大电流的柔性直流输电工程中。因为±500 kV超高压混合式直流断路器具有较强的限流能力，可以对直流回路进行精确的控制，当设备中的电流超过目标设定的压力值就可以实现直流开端，在未来的发展应用中不仅可以用于输电工程中，同时可以应用在与电力密切相关的行业，例如电动汽车行业、电力电源的运输行业、轨道交通等领域。±500 kV超高压混合式直流断路器是机械式和固态式直流断路器的综合，克服了各自的缺点，同时具有双方的优势，可以解决大部分的新能源发展所带来的问题。相关数据表明，2022年－2026年，直流断路器未来的发展规模一定会加大拓展，国际市场上直流断路器行业正在呈快速发展的态势，±500 kV超高压混合式直流断路器作为先进的技术代表，未来一定可以被应用在更多的领域，发挥出自己无可取代的作用。

4 结 论

进行柔性直流输电工程建设时需要对±500 kV超高压混合式直流断路器的安装技术进行深入的探索，确保其在安装时的安全性。±500 kV超高压混合式直流断路器的安装技术为我国的输电工程的进一步发展创造条件，满足了我国居民生产生活的用电需求，促进了我国电力行业的进步。