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用設計力量提升工程品質——廣東院勘察設計的世界首個異同步背靠背工程階段性建成

3月29日,由廣東電網廣州供電局組織建設、中國能建中電工程廣東院勘察設計的大灣區直流背靠背廣州工程投產,標志著世界首個異同步背靠背工程階段性建成。

最先進

新一代柔性直流技術

大灣區直流背靠背工程是世界上最先進的新一代柔性直流背靠背工程,主要由連接珠西北區域電網、珠東北區域電網的廣州工程和連接珠西南區域電網、珠東南區域電網的東莞工程組成。

廣州工程位于廣州市增城區,共建設2組容量為150萬千瓦的柔直背靠背換流單元,是世界上單元容量最大的柔性直流背靠背換流站,也是世界首個把柔性直流技術應用到解決系統安全穩定運行問題的項目。

廣州工程與正在建設的東莞工程同為廣東目標網架建設的重要組成部分,均由廣東院勘察設計。此系列工程建成后,將顯著提升廣東電網電力供應和配置能力,預計2022年將支撐西電東送電量不低于1883億千瓦時,廣東省東西部電力交換能力由410萬千瓦提升至1000萬千瓦,為粵港澳大灣區發展提供澎湃動力。

背靠背

化解大規模斷電風險

粵港澳大灣區是我國開放程度最高、經濟活力最強的地區,也是華南電力負荷最為集中的區域——珠三角地區負荷占廣東全省負荷的77%。直流受電規模高、負荷密度大、500千伏電網密集、新能源大量接入,都讓廣東電網存在大規模斷電風險。

而連接不同區域電網的柔性直流背靠背工程,將有效幫助化解電網重大安全隱患。

“大灣區直流背靠背工程是實現廣東電網合理分區的先決條件,可大幅降低廣州、東莞等灣區核心地區的短路電流水平,并且起到無功支撐和事故隔離作用,可解決交直流相互影響、大面積停電風險等電網安全問題,是名副其實的‘穩定器’和‘防火墻’。”中國電力優秀青年科技人才、廣東院廣州工程設計總工程師施世鴻介紹。

作為工程設計單位,廣東院在廣泛調研、周密論證的基礎上,開展了十余項世界或國內首創設計,用設計力量提升工程品質。

超靜音

全站噪聲小于48.5分貝

廣州工程鄰避效應較為突出,對工程降噪設計提出了嚴格要求:既要在500千伏增城變電站旁增設大型換流站,建成后又不能增加周圍敏感點的噪音水平。

“能不能從噪聲源頭、傳播途徑兩個方面,對噪聲進行多重圍堵?”循著這一思路,設計團隊一方面對原增城變電站的主變壓器和圍墻進行降噪治理,另一方面則在新建的換流站開展了超靜音創新設計。

“柔性直流變壓器采用水冷技術,與傳統的風冷技術相比,沒有了風扇噪聲,加上全戶內布置,就相當于給變壓器穿上了一層重型隔音罩,切斷了變壓器低頻噪聲的傳播途徑,發出的聲音僅與空調開機時的聲音相當,效果堪比降噪耳機。”廣東院變電部電氣一室副主任李沛準介紹道。

在廣東院工程師的努力下,項目還實現了在國內首次采用自然通風的半戶內啟動回路、首次在換流站采用水冷空調等創新舉措,節能降耗的同時,大幅降低工程聲環境指標,目前全站噪聲不超過48.5分貝,達到國際領先水平。

巨無霸

世界最大電網工程鋼結構建筑

廣州工程共建設4座閥廳及啟動回路,閥廳采用最大跨度達73米的無立柱結構空間,鋼結構平面尺寸超過3萬平方米,相當于4個標準足球場大小,整體用鋼量達6200噸,是目前世界上最大的電網工程鋼結構建筑。

要將如此大面積、大跨度的鋼結構網架提升至20米左右的設計標高位置,絕非易事。廣東院自設計啟動開始,便組織技術骨干成立攻關團隊,經過多輪次方案比選論證,研究提出了全焊接球節點雙層正放四角錐空間網架結構體系方案,不僅節省用鋼量,而且質量更加可控。

與此同時,廣東院設計團隊提出了施工速度較快的大型構件液壓同步整體提升方案,對網架提升全過程進行數字仿真模擬,并充分考慮最大施工偏差情況,對提升過程中網架每個桿件的受力進行嚴格校驗,確保提升過程的安全可靠。

數字化

助力換流站智能運維

背靠背換流站站內設備多,運行工況復雜。全站1萬多個點位,如果僅僅依靠人工進行巡視、表計抄錄和編制巡視報告,預計需要花整整一周的時間。

廣東院設計團隊充分考慮后期運維需要,打造了一套數字孿生智能運維系統,可開展設備智能巡檢、智能操作、智能分析等操作,實現了立體交互式智能運維作業,大幅提高運維效率。廣州工程也成為了國內首個建設實體與物理實體100%映射的數字孿生智能運維換流站。

“現在,僅需2小時就可以完成全站智能巡視并自動輸出報告。” 負責廣州工程智能運維系統開發的廣東院變電部電氣二室副主任張浩介紹道。

與此同時,廣東院設計團隊還在廣州工程站內設計部署了電力5G專網,可實現換流閥、柔直變等直流主設備海量監測信息的高速無延時上送,提升該工程的運維精益管理水平。


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