核心部件國產替代

1989年建成投運的葛南直流輸電工程是我國首條±500千伏超高壓直流輸電線路，同期投運的南橋換流站也是我國首座±500千伏直流換流站，是上海電網最主要的外電入滬“落腳點”。作為外電入滬的重要通道，該線路在30余年間將葛洲壩的清潔水電源源不斷地送入上海電網，投運34年來累計輸送電量1800億千瓦時，為上海經濟提供了重要的能源保障。

葛南直流工程建設之初，我國電力工業尚處落后，站內各類設備均為進口。隨著年限增長，換流閥等設備嚴重老化且運行不穩定。“1989年我國的電力工業還比較落后，南橋換流站的設備來自不同的國家，就連戶外場地上的草皮和組裝設備的小螺母都是進口的。這次改造的核心就是要實現從進口設備到國產設備的國產化替代。”在南橋換流站工作了34年的副站長王安全介紹。

同時，由于華東地區多饋入直流落點密集，受端南橋站臨近換流站眾多，多直流連鎖換相失敗問題突出，原有技術及裝備已經無法滿足工程安全穩定運行需求。為提升三峽清潔水電入滬的穩定性與可靠性，保障華東地區電力供應，國家電網公司歷時半年，對南橋換流站核心設備進行了整體技術改造。

據國網上海介紹，此次改造工程最大的亮點是首次采用可控換相換流閥代替傳統換流閥。這是對傳統特高壓直流輸電技術的一次重大革新，具有極其重要的示范引領作用。

“中國心”新添“主動脈”

換流閥是直流輸電工程的“心臟”，功能是實現類似于“動脈”的交流電能和作為“靜脈”的直流電能之間的交互。傳統換流閥由可主動導通、不可主動關斷的半控器件構成，雖然具有容量大、損耗低、可靠性高等優點，但也存在容易發生“換相失敗”的缺陷。

這一缺陷所帶來的風險，相當于換流閥因“動脈”的微小擾動引發千兆瓦級能量的“心臟驟停”，這個“基因里帶來的頑疾”長期困擾著直流輸電技術的發展，制約了中西部地區清潔能源向東部負荷中心大規模輸送能力的進一步提升。

為此，國家電網下屬智能電網研究院于2019年組建科技攻關團隊，經過五年持續不斷的探索，原創性地提出可控換相換流閥（CLCC）技術。該設備采用全控、半控器件混聯的并聯雙支路結構。上海工匠、國網上海超高壓公司特高壓交直流運檢中心副主任毛穎科用了一個簡單的比喻來形容這項新技術，“換流閥好比大型換流站的‘心臟’，相比原先的傳統換流閥，可控換相換流閥好比在‘心臟’上另外架設了一根輔助主動脈，從而避免了主動脈出現異常時造成‘心臟驟停’。”

此外，在控保系統升級改造中，具有完全自主知識產權的“中國心”成功替代了原先的“外國心”，進一步提升了換流站安全運行的可靠性。可控換相換流閥是我國完全自主研發的高端電力裝備，電子元器件數量多、精密性高、組裝難度大，實際應用的技術經驗更是空白。

為保證該技術在葛南直流改造工程中成功示范，國網上海市電力公司不斷優化施工改造作業和運行調試方案，最終確保改造任務提前完成、設備一次上電解鎖成功，并在故障模擬試驗中展現了優異的故障穿越和系統支撐能力。

老舊電站改造如同搭積木

相比新建換流站工程，南橋站這樣的老舊換流站改造時間緊、作業風險高、施工范圍受限，可謂“螺螄殼里做道場”。國網上海電力項目團隊在已有成功老站改造經驗的基礎上引入建筑信息系統（BIM）、數字化安全交底、鋼結構應力監測、遠程可視化安全管控系統等先進技術手段破解施工難題，從源頭強化風險管控和加強質量跟蹤。“根據工程現場實際情況，我們共制定了10項專項施工方案和25項一般施工方案，精細到工程的每一個環節，并嚴格落實主體責任。”國網上海超高壓公司計劃工程部項目經理柏強說。

在可控換相換流閥（CLCC）安裝過程中，為了順利起吊閥塔模塊，施工方華東送變電公司采用了懸吊式安裝平臺進行操作。在閥廳內新安裝了12根閥吊梁作為新吊點，每層閥塔模塊“乘坐”著懸吊式安裝平臺垂直上升，如同搭積木一樣，最終僅用不到3個月就完成了全部組裝。

4月24日至5月12日，國網直流技術中心、國網上海電力設備部、國網上海超高壓公司分別組織各專業技術專家對改造工程進行了全方位的驗收，及時對影響安全運行的問題進行整改。隨后，5月14日至6月18日，國家電網公司設備部組織各參建單位和設備廠家開展系統調試，并先后開展了葛南直流短路試驗和220千伏交流線路短路試驗，充分驗證了新設備的可靠性，最終確保南橋換流站一次送電成功。

葛南直流輸電工程改造并成功投運，鞏固了我國在高壓直流輸電技術領域的領跑地位。可控換相換流閥（CLCC）技術的成功示范應用，為我國華東、華南等地區大規模清潔能源接入提供了新的技術方案。未來，該技術將在“十四五”及以后的電力規劃中進一步推廣應用，為“西電東送”戰略開辟新的道路。