編者按：準東-皖南±1100千伏特高壓直流輸電線路工程（以下簡稱“準東-皖南工程”），是目前世界電壓等級最高、輸送容量最大、輸電距離最遠、技術(shù)水平最先進的世界“四最”特高壓輸電工程，±1100千伏特高壓直流輸電也是目前世界最高效、最經(jīng)濟的能源輸送方式。

準東-皖南工程實現(xiàn)了“直流電壓、交流電壓和輸送容量”的全面提升，標志著我國成為世界首個具備3000至5000千米范圍內(nèi)輸送千萬千瓦級電能能力的國家，對于構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)也具有重大示范作用。

9月26日，歷經(jīng)10年研究、3年半建設(shè)，準東-皖南工程投運。

工程建設(shè)中，中國能建西北院負責匯總設(shè)計，中國能建所屬15家電力設(shè)計院參與設(shè)計，電規(guī)總院參與可研、初設(shè)評審和施工圖評審，3家建設(shè)企業(yè)參與施工，6家裝備制造企業(yè)提供設(shè)備，共同助力中國樹起國際高壓直流輸電的重要里程碑。

勠力同心再添“疆電外送”新通道

每年可送電600至850億千瓦時，滿足華東地區(qū)5000萬家庭的用電需求

近年來，受輸電能力、走廊資源的限制，現(xiàn)有“疆電外送”首個特高壓直流輸電工程——哈密南—鄭州±800千伏特高壓直流工程已不能滿足大規(guī)模電力外送的需求。2016年，“疆電外送”的第二條特高壓輸電工程——準東—皖南工程開工建設(shè)。該工程起于新疆昌吉換流站，止于安徽古泉換流站，途經(jīng)新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽6省（自治區(qū)），全長3324千米，額定電壓±1100千伏，輸送容量1200萬千瓦。

準東-皖南工程投運后，每年可送電600至850億千瓦時，滿足華東地區(qū)5000萬家庭的用電需求，對推動新疆能源基地集約化開發(fā)，實現(xiàn)火電、風電、太陽能發(fā)電打捆外送，保障華東地區(qū)電力供應(yīng)，落實大氣污染防治行動計劃具有重要意義。此外，該工程還是落地安徽省的首個特高壓直流輸電工程，連同已經(jīng)投運的皖電東送淮南至上海特高壓交流輸電工程，共同構(gòu)成安徽電網(wǎng)特高壓交直流混聯(lián)新格局，標志著安徽省由單純電力送出省向送受并舉省轉(zhuǎn)變。

“新疆段跨越各類交叉56次，創(chuàng)造了新疆電力施工史上的多項第一。”“甘肅段全長約1280千米，是工程最長的線段，跨越黃河1次、±800千伏特高壓祁紹線1次、750千伏線路8次。”“安徽段江流縱橫、密布河網(wǎng)，多基鐵塔鄰近帶電體，展放導線跨越長江1次，多次跨越高鐵、高速公路和1000千伏、500千伏、220千伏等電壓等級線路。”……

準東-皖南工程每項技術(shù)跨越的背后都是設(shè)計人員一次次的“登高”。所經(jīng)地區(qū)，既有人煙罕至的沙漠戈壁，也有連綿起伏的丘陵山峰，既要翻越嚴寒刺骨的天山，又要穿越風災(zāi)頻發(fā)的百里風區(qū)，地理環(huán)境及氣候條件十分惡劣，加之地理氣象資料缺乏，工作面臨極大困難。

借助全息大場景立體影像平臺、海拉瓦技術(shù)、DEM等新手段，東北院和山西院優(yōu)化了路徑方案選擇，較可研路徑進一步縮短；在新疆百里風區(qū)，江蘇院確定了合理的設(shè)計風速取值，解決了桿塔超長懸臂設(shè)計等技術(shù)難題；在長江大跨越中，華東院在世界上首次采用900平方毫米大截面跨江導線，減少了損耗，降低了投資；采用地面三維激光掃描技術(shù)，復核全線耐張塔電氣間隙，安徽院精確校驗了電氣安全距離，提高了工程運行的可靠性。

針對工程特點和所處區(qū)域環(huán)境特點，中國能建各設(shè)計院采用大噸位絕緣子、大規(guī)格高強度建材、大荷載特高壓桿塔設(shè)計、F型塔布置方式、基礎(chǔ)防腐設(shè)計、銅覆鋼及柔性石墨接地等方法，降低了線路損耗，節(jié)約了土地和走廊資源，提高了工程的經(jīng)濟性，每千公里輸電損耗也降低至約1.5%。

準東-皖南工程所經(jīng)不少地段生態(tài)脆弱。采用接地極線路與直流線路共塔，以挖孔基礎(chǔ)為主的原狀土基礎(chǔ)型式、巖石錨桿基礎(chǔ)，種植草方格固沙，耕作區(qū)表土剝離及回覆、土地整治、礫石壓蓋護沙……中國能建各設(shè)計院將減少對地表擾動貫穿設(shè)計方案始終。

完善的管理體系、嚴格的安全管控、全面的質(zhì)量保證、可靠的技術(shù)保障，中國能建各設(shè)計院勠力同心，舞好設(shè)計“龍頭”，實現(xiàn)了準東-皖南工程“自主創(chuàng)新、經(jīng)濟合理、安全可靠、環(huán)境友好、國際一流”的和諧統(tǒng)一。

超強換流站搶占電網(wǎng)技術(shù)制高點

換流站是工程的心臟，代表了目前頂級的電力設(shè)備技術(shù)

在全球范圍內(nèi)，首次將電壓等級提高到±1100千伏，準東—皖南工程對系統(tǒng)穩(wěn)定性、絕緣配合、換流站布置和設(shè)備性能等都提出了更高的要求。

“準東—皖南工程的技術(shù)創(chuàng)新有九成體現(xiàn)在換流站中。”昌吉換流站西北院設(shè)總王黎彥說，“昌吉換流站和古泉換流站是工程的心臟，二者各有特色，代表了目前頂級的電力設(shè)備技術(shù)。”

據(jù)王黎彥介紹，昌吉換流站與五彩灣750千伏變電站合并建設(shè)。世界輸送容量最大的換流站——輸送容量1200萬千瓦，擁有世界最高的閥廳——高、低端閥廳檐口分別高39.1米、23.8米，擁有世界電壓等級最高、制造難度最大的變壓器——緊鄰閥廳的換流變壓器單臺容量607兆伏安，擁有世界最長的變壓器運輸軌道——高、低端閥廳的中間區(qū)域及換流區(qū)東側(cè)布置的主搬運軌道長599米……作為世界電壓等級最高的輸電工程送端，昌吉換流站成就了多項世界換流站“之最”。

承擔昌吉換流站直流場與接地極設(shè)計，空氣間隙進入飽和區(qū)域、設(shè)備尺寸和重量大幅提升，是廣東院面臨的最大挑戰(zhàn)。

首創(chuàng)戶內(nèi)直流場L型布置方案、三肢管桁架結(jié)構(gòu)方案，首次應(yīng)用±1100千伏“鼓型”均壓屏蔽裝置和雙層屏蔽籠，首次采用±1100千伏隔離開關(guān)共靜觸頭、地刀一體化設(shè)計，創(chuàng)新設(shè)計±1100千伏站內(nèi)菱形出線塔、V形絕緣子串，廣東院創(chuàng)新優(yōu)化了昌吉換流站戶內(nèi)直流場布置，將相關(guān)設(shè)備研發(fā)和安裝難度降低，長期運行可靠性顯著提高。

作為具備交流電和直流電轉(zhuǎn)換功能的換流站，古泉換流站分別接入目前電壓等級最高的1000千伏電網(wǎng)和超高壓500千伏電網(wǎng)，直流側(cè)更是首創(chuàng)±1100千伏電壓等級。同時，該換流站也有多項世界之最“加冕”——世界最大的換流變壓器、最重的戶內(nèi)平波電抗器、最高的戶內(nèi)直流場、最復雜的網(wǎng)側(cè)交流系統(tǒng)分層介入等。值得一提的是，該換流站還是國內(nèi)首個特高壓5G基站。

“全新的±1100千伏換流變壓器規(guī)模、閥廳戶內(nèi)直流場聯(lián)合建筑物、交流側(cè)接于不同電壓等級的系統(tǒng)要求，對整站的設(shè)計提出了更為復雜的要求。”古泉換流站整體牽頭設(shè)計單位中南院副總經(jīng)理彭開軍說。

首次提出并應(yīng)用“±1100千伏特高壓直流工程總平面布置結(jié)構(gòu)”“±1100千伏換流站的閥廳及換流區(qū)域布置結(jié)構(gòu)”“±1100千伏關(guān)鍵主設(shè)備端子受力及解決措施研究”等專利和科研成果；首次提出±1100千伏戶內(nèi)直流場布置方案、六柱并聯(lián)絕緣子減少套管端子受力方案、適用戶內(nèi)±1100千伏設(shè)備均壓屏蔽設(shè)計方案、戶內(nèi)直流場雙層屏蔽籠設(shè)計方案、雙向開門安裝平波電抗器方案、從閥廳側(cè)安裝套管方案；1000千伏交流濾波器場采用改進“田”字形布置、五柱式隔離開關(guān)，優(yōu)化進線型式改善端子板受力，優(yōu)化防雷設(shè)計滿足絕緣配合要求……

面對古泉換流站的種種未知，中南院、西南院、華東院撥云見霧，開創(chuàng)了多項全球設(shè)計首創(chuàng)，刷新了世界電網(wǎng)技術(shù)的新高度，開啟了特高壓輸電技術(shù)發(fā)展的新紀元。

數(shù)字賦能給工地裝上“智慧大腦”

建設(shè)實現(xiàn)了“大、云、物、移、智”的結(jié)合

“很多任務(wù)都是第一次接觸，只能一點點探索。”在昌吉換流站，承建單位安徽電建二公司項目經(jīng)理胡寶說。據(jù)他介紹，昌吉換流站全站設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)以千計，大型電氣設(shè)備有上千臺，電纜、光纖數(shù)以十萬計，±1100千伏直流穿墻套管、高端變壓器、換流閥等諸多設(shè)備皆是世界首套、首臺，施工組織、技術(shù)方案均沒有可參照的經(jīng)驗。

“昌吉換流站地處新疆沙漠荒地，地基土鹽漬化普遍，地下水位對混凝土腐蝕性強，建設(shè)伊始便遇到了難題。”安徽電建二公司項目總工宋升勇說。在反復查閱資料，與業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計院、施工班組多次討論后，他帶領(lǐng)團隊提出了采用瀝青、素混凝土“雙墊層”的方法，既防止了基礎(chǔ)底面被腐蝕的可能，又避免了基礎(chǔ)鋼筋的安裝問題，為工程順利推進邁出了關(guān)鍵的第一步。

與此同時，同在該換流站施工的天津電建施工團隊，在50多攝氏度的高溫和零下40多攝氏度的嚴寒中奮戰(zhàn)，保持了施工現(xiàn)場的安全、質(zhì)量、進度始終可控在控，各指標均符合相關(guān)要求。

“通過使用自主研制的‘智能工作牌’‘大型施工機具GPS定位系統(tǒng)’‘微氣象站’等科技成果，準東—皖南工程創(chuàng)新開展了‘智慧工地’構(gòu)建，將工程建設(shè)與大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動端、智慧城市等手段結(jié)合了起來。”在古泉換流站，安徽電建一公司項目經(jīng)理任銀漢介紹，所有設(shè)備運行狀況都可以通過視頻監(jiān)控調(diào)節(jié)，還可以30倍變焦查看局部細節(jié)。

“我們積極研究臨建工程、構(gòu)架基礎(chǔ)、35千伏站用電室及500千伏GIS室中的BIM技術(shù)應(yīng)用，并利用三維信息模型，現(xiàn)場指導施工與交底，提高了出圖效率，節(jié)省了材料及人力，控制了成本。”安徽電建一公司BIM工作室組員殷仁俊表示，大到林林密密的鋼筋綁扎，上千道模板交接縫的拼接，小到每顆螺絲釘?shù)陌惭b考究，古泉換流站涉及了電氣工程領(lǐng)域所有五大專業(yè)的前沿研究成果，是新技術(shù)的一次全面“亮相”。

在變電站最重要、最關(guān)鍵設(shè)備之一——電抗器基礎(chǔ)埋件的施工中，安徽電建一公司還成立了QC攻關(guān)小組，攻關(guān)調(diào)整優(yōu)化方案，極大減少了施工誤差，一次合格率超過97%，獲得2018年全國電力建設(shè)優(yōu)秀質(zhì)量管理QC成果獎。

核心研發(fā)實現(xiàn)“中國創(chuàng)造”

工程在關(guān)鍵技術(shù)研究和關(guān)鍵設(shè)備研制中取得突破

“超大容量、超遠距離、更低損耗，準東—皖南工程已經(jīng)達到很多設(shè)備的設(shè)計極限，一切都要重新開始。”北京設(shè)備公司±1100千伏平波電抗器負責人張月華說。

作為這項“世界四最”工程的裝備供應(yīng)商，以北京設(shè)備公司為代表的中國能建6家裝備制造企業(yè)，深入開展相關(guān)設(shè)備研制工作，在關(guān)鍵技術(shù)研究和關(guān)鍵設(shè)備研制中取得了重大突破。

借鑒±800千伏平波電抗器的研制經(jīng)驗，設(shè)計了±1100千伏平波電抗器多段圓弧狀非閉合均壓屏蔽環(huán)，掌握了更高電壓等級的屏蔽技術(shù)；設(shè)計出±1100千伏平波電抗器的最佳外形比例，開發(fā)出單股直徑更小的1.8毫米扁型全絕緣換位鋁導線，降低了整體損耗，減少了設(shè)備整體尺寸和重量的增加值；提出了能夠耐受八級地震的支撐體系結(jié)構(gòu)，使重量增大后的±1100千伏平波電抗器能夠滿足穩(wěn)定運行的要求；制作了模擬線圈，解決了絕緣水平提升后，±1100千伏平波電抗器凈空間隙問題……北京設(shè)備公司±1100千伏平波電抗器的研制之路，充滿了汗水與艱辛，也閃耀著光榮與夢想。

技術(shù)研發(fā)一環(huán)扣著一環(huán)，創(chuàng)新突破一個接著一個，準東—皖南工程的投運，標志著