中国能建参建准东-皖南工程投运 刷新世界电网技术新高度

编者按：准东-皖南±1100千伏特高压直流输电线路工程（以下简称“准东-皖南工程”），是目前世界电压等级最高、输送容量最大、输电距离最远、技术水平最先进的世界“四最”特高压输电工程，±1100千伏特高压直流输电也是目前世界最高效、最经济的能源输送方式。

准东-皖南工程实现了“直流电压、交流电压和输送容量”的全面提升，标志着我国成为世界首个具备3000至5000千米范围内输送千万千瓦级电能能力的国家，对于构建全球能源互联网也具有重大示范作用。

9月26日，历经10年研究、3年半建设，准东-皖南工程投运。

工程建设中，中国能建西北院负责汇总设计，中国能建所属15家电力设计院参与设计，电规总院参与可研、初设评审和施工图评审，3家建设企业参与施工，6家装备制造企业提供设备，共同助力中国树起国际高压直流输电的重要里程碑。

勠力同心再添“疆电外送”新通道

每年可送电600至850亿千瓦时，满足华东地区5000万家庭的用电需求

近年来，受输电能力、走廊资源的限制，现有“疆电外送”首个特高压直流输电工程——哈密南—郑州±800千伏特高压直流工程已不能满足大规模电力外送的需求。2016年，“疆电外送”的第二条特高压输电工程——准东—皖南工程开工建设。该工程起于新疆昌吉换流站，止于安徽古泉换流站，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽6省（自治区），全长3324千米，额定电压±1100千伏，输送容量1200万千瓦。

准东-皖南工程投运后，每年可送电600至850亿千瓦时，满足华东地区5000万家庭的用电需求，对推动新疆能源基地集约化开发，实现火电、风电、太阳能发电打捆外送，保障华东地区电力供应，落实大气污染防治行动计划具有重要意义。此外，该工程还是落地安徽省的首个特高压直流输电工程，连同已经投运的皖电东送淮南至上海特高压交流输电工程，共同构成安徽电网特高压交直流混联新格局，标志着安徽省由单纯电力送出省向送受并举省转变。

“新疆段跨越各类交叉56次，创造了新疆电力施工史上的多项第一。”“甘肃段全长约1280千米，是工程最长的线段，跨越黄河1次、±800千伏特高压祁绍线1次、750千伏线路8次。”“安徽段江流纵横、密布河网，多基铁塔邻近带电体，展放导线跨越长江1次，多次跨越高铁、高速公路和1000千伏、500千伏、220千伏等电压等级线路。”……

准东-皖南工程每项技术跨越的背后都是设计人员一次次的“登高”。所经地区，既有人烟罕至的沙漠戈壁，也有连绵起伏的丘陵山峰，既要翻越严寒刺骨的天山，又要穿越风灾频发的百里风区，地理环境及气候条件十分恶劣，加之地理气象资料缺乏，工作面临极大困难。

借助全息大场景立体影像平台、海拉瓦技术、DEM等新手段，东北院和山西院优化了路径方案选择，较可研路径进一步缩短；在新疆百里风区，江苏院确定了合理的设计风速取值，解决了杆塔超长悬臂设计等技术难题；在长江大跨越中，华东院在世界上首次采用900平方毫米大截面跨江导线，减少了损耗，降低了投资；采用地面三维激光扫描技术，复核全线耐张塔电气间隙，安徽院精确校验了电气安全距离，提高了工程运行的可靠性。

针对工程特点和所处区域环境特点，中国能建各设计院采用大吨位绝缘子、大规格高强度建材、大荷载特高压杆塔设计、F型塔布置方式、基础防腐设计、铜覆钢及柔性石墨接地等方法，降低了线路损耗，节约了土地和走廊资源，提高了工程的经济性，每千公里输电损耗也降低至约1.5%。

准东-皖南工程所经不少地段生态脆弱。采用接地极线路与直流线路共塔，以挖孔基础为主的原状土基础型式、岩石锚杆基础，种植草方格固沙，耕作区表土剥离及回覆、土地整治、砾石压盖护沙……中国能建各设计院将减少对地表扰动贯穿设计方案始终。

完善的管理体系、严格的安全管控、全面的质量保证、可靠的技术保障，中国能建各设计院勠力同心，舞好设计“龙头”，实现了准东-皖南工程“自主创新、经济合理、安全可靠、环境友好、国际一流”的和谐统一。

超强换流站抢占电网技术制高点

换流站是工程的心脏，代表了目前顶级的电力设备技术

在全球范围内，首次将电压等级提高到±1100千伏，准东—皖南工程对系统稳定性、绝缘配合、换流站布置和设备性能等都提出了更高的要求。

“准东—皖南工程的技术创新有九成体现在换流站中。”昌吉换流站西北院设总王黎彦说，“昌吉换流站和古泉换流站是工程的心脏，二者各有特色，代表了目前顶级的电力设备技术。”

据王黎彦介绍，昌吉换流站与五彩湾750千伏变电站合并建设。世界输送容量最大的换流站——输送容量1200万千瓦，拥有世界最高的阀厅——高、低端阀厅檐口分别高39.1米、23.8米，拥有世界电压等级最高、制造难度最大的变压器——紧邻阀厅的换流变压器单台容量607兆伏安，拥有世界最长的变压器运输轨道——高、低端阀厅的中间区域及换流区东侧布置的主搬运轨道长599米……作为世界电压等级最高的输电工程送端，昌吉换流站成就了多项世界换流站“之最”。

承担昌吉换流站直流场与接地极设计，空气间隙进入饱和区域、设备尺寸和重量大幅提升，是广东院面临的最大挑战。

首创户内直流场L型布置方案、三肢管桁架结构方案，首次应用±1100千伏“鼓型”均压屏蔽装置和双层屏蔽笼，首次采用±1100千伏隔离开关共静触头、地刀一体化设计，创新设计±1100千伏站内菱形出线塔、V形绝缘子串，广东院创新优化了昌吉换流站户内直流场布置，将相关设备研发和安装难度降低，长期运行可靠性显著提高。

作为具备交流电和直流电转换功能的换流站，古泉换流站分别接入目前电压等级最高的1000千伏电网和超高压500千伏电网，直流侧更是首创±1100千伏电压等级。同时，该换流站也有多项世界之最“加冕”——世界最大的换流变压器、最重的户内平波电抗器、最高的户内直流场、最复杂的网侧交流系统分层介入等。值得一提的是，该换流站还是国内首个特高压5G基站。

“全新的±1100千伏换流变压器规模、阀厅户内直流场联合建筑物、交流侧接于不同电压等级的系统要求，对整站的设计提出了更为复杂的要求。”古泉换流站整体牵头设计单位中南院副总经理彭开军说。

首次提出并应用“±1100千伏特高压直流工程总平面布置结构”“±1100千伏换流站的阀厅及换流区域布置结构”“±1100千伏关键主设备端子受力及解决措施研究”等专利和科研成果；首次提出±1100千伏户内直流场布置方案、六柱并联绝缘子减少套管端子受力方案、适用户内±1100千伏设备均压屏蔽设计方案、户内直流场双层屏蔽笼设计方案、双向开门安装平波电抗器方案、从阀厅侧安装套管方案；1000千伏交流滤波器场采用改进“田”字形布置、五柱式隔离开关，优化进线型式改善端子板受力，优化防雷设计满足绝缘配合要求……

面对古泉换流站的种种未知，中南院、西南院、华东院拨云见雾，开创了多项全球设计首创，刷新了世界电网技术的新高度，开启了特高压输电技术发展的新纪元。

数字赋能给工地装上“智慧大脑”

建设实现了“大、云、物、移、智”的结合

“很多任务都是第一次接触，只能一点点探索。”在昌吉换流站，承建单位安徽电建二公司项目经理胡宝说。据他介绍，昌吉换流站全站设备基础数以千计，大型电气设备有上千台，电缆、光纤数以十万计，±1100千伏直流穿墙套管、高端变压器、换流阀等诸多设备皆是世界首套、首台，施工组织、技术方案均没有可参照的经验。

“昌吉换流站地处新疆沙漠荒地，地基土盐渍化普遍，地下水位对混凝土腐蚀性强，建设伊始便遇到了难题。”安徽电建二公司项目总工宋升勇说。在反复查阅资料，与业主、监理、设计院、施工班组多次讨论后，他带领团队提出了采用沥青、素混凝土“双垫层”的方法，既防止了基础底面被腐蚀的可能，又避免了基础钢筋的安装问题，为工程顺利推进迈出了关键的第一步。

与此同时，同在该换流站施工的天津电建施工团队，在50多摄氏度的高温和零下40多摄氏度的严寒中奋战，保持了施工现场的安全、质量、进度始终可控在控，各指标均符合相关要求。

“通过使用自主研制的‘智能工作牌’‘大型施工机具GPS定位系统’‘微气象站’等科技成果，准东—皖南工程创新开展了‘智慧工地’构建，将工程建设与大数据、云计算、物联网、移动端、智慧城市等手段结合了起来。”在古泉换流站，安徽电建一公司项目经理任银汉介绍，所有设备运行状况都可以通过视频监控调节，还可以30倍变焦查看局部细节。

“我们积极研究临建工程、构架基础、35千伏站用电室及500千伏GIS室中的BIM技术应用，并利用三维信息模型，现场指导施工与交底，提高了出图效率，节省了材料及人力，控制了成本。”安徽电建一公司BIM工作室组员殷仁俊表示，大到林林密密的钢筋绑扎，上千道模板交接缝的拼接，小到每颗螺丝钉的安装考究，古泉换流站涉及了电气工程领域所有五大专业的前沿研究成果，是新技术的一次全面“亮相”。

在变电站最重要、最关键设备之一——电抗器基础埋件的施工中，安徽电建一公司还成立了QC攻关小组，攻关调整优化方案，极大减少了施工误差，一次合格率超过97%，获得2018年全国电力建设优秀质量管理QC成果奖。

核心研发实现“中国创造”

工程在关键技术研究和关键设备研制中取得突破

“超大容量、超远距离、更低损耗，准东—皖南工程已经达到很多设备的设计极限，一切都要重新开始。”北京设备公司±1100千伏平波电抗器负责人张月华说。

作为这项“世界四最”工程的装备供应商，以北京设备公司为代表的中国能建6家装备制造企业，深入开展相关设备研制工作，在关键技术研究和关键设备研制中取得了重大突破。

借鉴±800千伏平波电抗器的研制经验，设计了±1100千伏平波电抗器多段圆弧状非闭合均压屏蔽环，掌握了更高电压等级的屏蔽技术；设计出±1100千伏平波电抗器的最佳外形比例，开发出单股直径更小的1.8毫米扁型全绝缘换位铝导线，降低了整体损耗，减少了设备整体尺寸和重量的增加值；提出了能够耐受八级地震的支撑体系结构，使重量增大后的±1100千伏平波电抗器能够满足稳定运行的要求；制作了模拟线圈，解决了绝缘水平提升后，±1100千伏平波电抗器净空间隙问题……北京设备公司±1100千伏平波电抗器的研制之路，充满了汗水与艰辛，也闪耀着光荣与梦想。

技术研发一环扣着一环，创新突破一个接着一个，准东—皖南工程的投运，标志着