我國是一個能源與電力負荷分佈不平衡的國家，全國煤炭資源近80%集中在西部、北部地區，2/3以上的可開發水能資源分佈在四川、西藏和雲南，而全國2/3以上的電力負荷集中在京廣鐵路以東地區。特高壓直流輸電正是滿足我國超大容量、超遠距離輸電，實施西電東送戰略的重大技術，能有效解決清潔能源並網，減少大氣污染，帶動基建、電力裝備等産業聯動，是保增長、調結構、促消費、治霧霾的重要舉措。

　　換流閥設備是特高壓直流輸電工程的核心部件。目前，國內運作的特高壓換流閥産品額定電壓為±800kV，額定電流5000A。國外電壓等級最高的直流工程是印度±800kV、3750A特高壓直流輸電工程。特高壓6250A直流輸電換流閥輸送容量較±800kV/5000A換流閥提升了25%。進一步提高了輸送效率，大大節約了成本，在世界範圍內屬於同類産品通流能力之最，在國際上屬首次開發。

　　在國家電網公司科技項目及許繼集團重大科研項目等多個項目基金支撐下，通過對高壓直流輸電換流閥設備關鍵技術的探索、研究，許繼集團成功研製出了6250A特高壓直流輸電換流閥設備，全面攻克了6250A直流換流閥基礎理論、成套設計、關鍵設備研製、整合技術和試驗技術，掌握了核心技術，形成自主智慧財産權，滿足我國電力技術及建設快速發展的戰略需求。

　　項目創新點

　　許繼集團作為國內重要的換流閥研發生産企業，參與了我國已建成和正在建設的全部特高壓直流輸電工程換流閥技術研發與産品供貨任務，為6250A換流閥關鍵技術突破奠定了堅實基礎。

　　按照國家電網公司的統一部署，許繼集團積極組織科研團隊開展技術攻關，突破了眾多技術難題，歷時8個月成功研製出世界首個額定電流6250A的特高壓直流輸電換流閥組件，並於2013年9月率先完成運作試驗驗證。本成果主要技術指標居世界第一：額定電流6250A，過負荷電流6238A，耐受故障電流63kA。

　　項目在元部件散熱、寬頻建模、水路設計、冗余設計、多源合成試驗等方面取得了一系列自主創新成果。

　　主要創新點

　　1. 提出了大電流條件下換流閥散熱及冷卻優化設計方法。採用多物理場耦合倣真工具對換流閥冷卻系統尤其是晶閘管以及閥飽和電抗器的水路系統進行電場、磁場以及熱場倣真分析，提出冷卻優化方案，以保證換流閥在額定功率及過負荷等特殊工況下的可靠運作能力。

　　2. 提出了大電流條件下換流閥的優化設計方法。研究了大電流條件下換流閥的電氣性能，機械性能，熱性能以及絕緣材料的老化性能。

　　3. 提出了換流閥關鍵元器件優化設計方法。關鍵元器件設計中，晶閘管、閥電抗器和散熱器採用新的設計方法，確保元器件滿足特高壓大電流的運作條件。

　　4. 提出了特高壓6250A換流閥絕緣配合優化設計方法。採用倣真計算和試驗相結合的方法，研究了不同設計策略對最大電場強度、起暈電壓、電壓應力、電流應力、製造成本、閥及閥廳尺寸、可靠性等的影響。通過優化設計，大大降低了雙閥組串聯換流閥的絕緣水準，節約了成本，減小了閥廳尺寸。

　　5. 提出了換流閥高效冷卻方法，發明瞭基於多列直通湍流式散熱結構的換流閥串並聯水路結構，克服了並聯水路結垢和串聯水路散熱效果差的缺點，實現了高效散熱和無結垢的統一。

　　6. 提出了閥控設備同步觸發優化設計，解決了特高壓條件下大規模晶閘管串聯同步觸發技術難題，做到了單閥內90個晶閘管觸發時差小于1μs。

　　7. 首次在6250A閥控設備上實現介面信號錄波功能，能夠實時記錄換流閥狀態參數，以及控保介面信號，便於現場故障的快速定位。

　　8. 基於換流閥運作試驗等效機理，採用多源合成試驗方法研製出國際上綜合試驗能力最強（運作電流6.5kA，短路電流65kA）的換流閥合成試驗回路。

　　産品通過了運作型式試驗和絕緣型式試驗，獲得授權專利9項，受理專利20項。

　　社會經濟效益

　　±800kV/6250A特高壓直流輸電工程額定輸送容量可達10000MW，能夠大大提高現有特高直流輸電工程的電力輸送能力，能夠以高效環保的輸電方式，減少輸電走廊佔地面積、提高輸電效率、降低輸電成本，滿足國家大氣污染綜合治理方案的貫徹執行，並能作為全球能源網際網路的有利實踐工具，積極響應國家“一帶一路”發展戰略。

　　國家電網2020年前規劃將建設27回特高壓直流輸電工程，其中包括錫盟-泰州和上海廟-山東兩條特高壓6250A直流工程。此外，國外新興經濟發展體俄羅斯、巴西、印度、巴基斯坦等國家也規劃了容量可觀的特高壓直流工程，由此可見， 6250A特高壓直流輸電換流閥發展前景十分可觀。

　　通過6250A特高壓直流輸電換流閥項目的技術攻關與産品創新，許繼集團獲得了其核心關鍵技術，研發出具有完全自主智慧財産權的6250A換流閥産品。在完善國內自主化特高壓直流輸電換流閥設備産業鏈的同時，進一步鞏固了我國特高壓直流輸電換流閥技術和産品國際領先的優勢地位。

　　（范彩雲 劉堃）