世界首台套直流可控自恢复消能装置工作完成

近日，由国网经济技术研究院有限公司（简称“国网经研院”）监造的±800千伏白鹤滩—江苏特高压直流输电工程（简称“白江工程”）用世界首台400千伏直流可控自恢复消能装置顺利完成全部型式试验，标志着2种技术路线的400千伏直流可控自恢复消能装置全部试验考核工作收官。

白江工程创造性采用特高压混合级联直流输电技术，兼具了常规直流和柔性直流输电的优势，是直流输电技术和新能源供给消纳体系的重要发展方向。可控自恢复消能装置能够在毫秒级快速吸收直流系统故障后产生的盈余功率，避免换流阀等核心设备受到冲击而损坏，是混合级联直流输电系统的关键核心设备，是工程安全可靠性运行的重要保障。国网经研院高水平、专业化的监造技术团队，与各制造单位高效协作，突破了数十项可控自恢复消能装置工业化过程中面临的可靠性难题，实现了该设备生产、试验的全过程精准管控和全方位技术支撑，保障了设备的成功研制。

护航大国重器研制

白江工程400千伏直流可控自恢复消能装置包含“晶闸管开关”、“间隙开关”2种技术路线，其合闸时间小于1毫秒、关合电流达88千安、能量吸收能力达300兆焦以上，各项技术指标均为世界之最。该设备内部集成了大容量避雷器、超高速触发开关、快速机械开关等先进设备，结构原理复杂，制造质量和精度要求严苛，面临较多亟待解决的可靠性问题。工程伊始，国网公司首席技术专家、国网经研院副院长文卫兵表示，要充分发挥国网经研院特高压设备监造行业的技术优势，深化直流输电新设备可靠性提升研究，确保首台套设备满足工业化应用要求，为我国高压直流输电技术输送新能源保驾护航。

在国网公司统一领导与支持下，国网经研院牵头理论研究、系统设计、生产制造、现场运维等各专业支柱单位组成攻关团队，全面开展可控自恢复消能装置可靠性提升技术研究。攻关团队充分调研同类设备典型故障案例，组织召开方案研讨、问题分析等会议10余次，针对产品设计和工艺细节开展深入讨论和迭代优化。围绕一次回路关键组部件、供能系统、高电位板卡、控制保护装置、型式及例行试验、特殊试验等方面进行可靠性提升专题研究，提出了设备可靠性提升质量管控要点111项，编制作业卡33份并逐项排查落实，有效保证了创新设备本质安全，为可控自恢复消能装置顺利通过型式试验奠定了坚实基础。

2021年10月，可控自恢复消能装置的核心组部件——快速机械开关在测试过程中连续出现误动、拒动和通讯异常等故障，给所有参与设备研制的技术人员泼了一盆冷水。当时正值国庆假期，兼受新冠肺炎疫情影响，相关技术人员和试验设备、场地的组织调度异常困难，使得问题排查和设备研制几乎陷入停滞。就在各方一筹莫展之时，攻关团队牵头各级制造商组成临时工作组，充分利用现场有限的人力、物力资源，结合线上、线下沟通手段，从头开始，对设计文件、试验过程、故障波形逐一进行排查，抽丝剥茧，反复进行故障排查。经过工作组不懈努力，通过反复计算、仿真和分析，终于发现快速机械开关控制系统的电磁兼容设计存在重大缺陷，立即组织相关人员技术攻关，连夜加班加点解决电磁兼容问题，一举突破影响设备研制的关键瓶颈。 

构建试验标准体系

可控自恢复消能装置是由众多创新设备构成的复杂成套系统，目前尚无针对该设备的试验标准，其各个关键组部件相比于传统同类设备性能参数要求更高，运行工况特殊，传统同类设备的已有试验标准无法适用。

在无标准可依的情况下，构建检测体系和检测规范成为最紧迫的任务。国网经研院首席专家石岩认为，应从升级关键组部件试验考核力度和强化模拟工程实际运行工况两个方面着手，建立可控自恢复消能装置试验检测体系，实现有效的可靠性考核。攻关团队以实现真实工况考核为目标，从细微处入手，逐一分析各种工况下设备承受的实际应力，针对整机、关键一次组部件、供能系统、控制保护装置等8个方面提出了206个试验项目及试验方案，经评审最终形成了适用于2种技术路线、涵盖整机和全部各关键组部件的可控自恢复消能装置试验检测体系，填补了相关领域技术空白。

在组部件层面，针对超高速触发开关，开展真实工况下最严苛短路电流的耐受试验，有力填补了常规动热稳定试验考核盲区，有效排除创新设备设计和质量上的缺陷；针对快速机械开关，开展其他开关失灵情况下的极限电流关合试验，确保快速机械开关能够有效发挥后备作用，为设备整机的可靠工作提供了多重保障。在整机试验层面，严格按照实际空间布置和应用环境搭建整机试品，模拟整机极端工况动作产生的电磁干扰对各组部件的影响，以有效发现设备电磁兼容设计的薄弱环节，把问题解决在实验室里。

党建引领科技创新

自承接白江工程可控自恢复消能装置监造任务，国网经研院设备监造中心第十党支部迅速成立了监造工作领导小组，领导干部率先垂范，推进党建引领设备质量管控提升，实现党建和业务工作深度融合。

“关键时刻，作为技术骨干的党员要首先顶上去，特别是要深入钻研创新设备的原理和各个关键环节，不断强化监造团队的技术支撑能力。”国网经研院设备监造中心主任、第十党支部书记乐波如是说。

他们是这么说的，也是这样做的。可控自恢复消能装置组部件中存在众多新式设备，其设计制造和质量管控均无经验可借鉴。国网经研院充分发挥党支部战斗堡垒作用和党员先锋模范作用，以杨勇、魏争、刘亚萍等技术骨干组建了可控消能装置党员攻关团队，带头攻坚克难、勇于担当，让党旗在设备试验一线飘扬。攻关团队克服疫情影响，加大原材料检验、分装、总装、试验等关键环节的质量管控力度，对设计和选型等重点工作给予技术支持，发现并解决设备重要质量问题19项，有效保证设备制造精度。同时，完成整机和组部件型式试验项目全过程见证，对试验方法、结果及进度进行严格监督和把关，确保了世界首台套400千伏直流可控自恢复消能装置成功研制，为白江工程建设和新能源特高压外送体系构建作出重要贡献。

为适应能源变革需求，直流输电技术不断发展、应用场景不断拓展，未来将涌现出更多的新技术、新设备、新材料。国网经研院将继续服务国家发展战略，扎实开展特高压核心技术装备的质量提升工作，为新设备研制保驾护航，全面支撑新型电力系统构建，为新能源的消纳贡献力量。