全球首臺(tái)！我國(guó)高端裝備制造新突破：500kV級(jí)工業(yè)整流變壓器下線

6月10日，江西變壓器科技股份有限公司（江變科技）自主研發(fā)的全球首臺(tái)500kV級(jí)工業(yè)整流變壓器，在國(guó)家變壓器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的全程監(jiān)督下，一次性通過(guò)全部出廠試驗(yàn)，以“零問(wèn)題、零整改”的狀態(tài)正式下線交付。

這臺(tái)為海外大型金屬冶煉項(xiàng)目量身定制的“巨無(wú)霸”，首臺(tái)樣機(jī)即告成功，同批次其余7臺(tái)設(shè)備的生產(chǎn)也由此吃下定心丸。

一、500kV級(jí)整流變壓器，有何不同？

為什么行業(yè)對(duì)這臺(tái)設(shè)備關(guān)注度如此之高？

整流變壓器顛覆了過(guò)去幾十年冶金、化工行業(yè)的供電模式。大型電解鋁、電解銅等生產(chǎn)線是耗電大戶，以往在電網(wǎng)與整流設(shè)備之間，普遍采用“220kV降壓站+大容量整流變壓器”的兩級(jí)降壓方案。

長(zhǎng)期以來(lái)，全球工業(yè)整流供電領(lǐng)域一直沿用220kV電壓等級(jí)設(shè)備搭配降壓站的傳統(tǒng)方案，這一模式雖然成熟，但存在輸電損耗大、配套設(shè)施繁雜、占地面積廣、運(yùn)維成本高等難以克服的痛點(diǎn)。

針對(duì)海外電解廠僅500kV電網(wǎng)的特殊工況需求，江變科技創(chuàng)新性地提出了500kV直降千余伏的供電方案，省去了一整個(gè)降壓站。

此次下線的產(chǎn)品是為國(guó)內(nèi)信發(fā)集團(tuán)在非洲安哥拉的大型金屬冶煉跨國(guó)項(xiàng)目量身定制的首臺(tái)樣機(jī)，同批次共8臺(tái)設(shè)備。

試驗(yàn)過(guò)程也是由國(guó)家變壓器質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心全程監(jiān)督實(shí)施，檢測(cè)范圍涵蓋溫升、損耗、局部放電、絕緣耐壓等全部核心項(xiàng)目。

如此一來(lái)，這臺(tái)設(shè)備帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是實(shí)打?qū)嵉模A(chǔ)建設(shè)投資可節(jié)省數(shù)億乃至十?dāng)?shù)億元，系統(tǒng)整體運(yùn)行效率提升0.4個(gè)百分點(diǎn)。按大型冶煉項(xiàng)目年用電量折算，僅節(jié)約的電費(fèi)每年就超過(guò)3000萬(wàn)元。可以說(shuō)，這是一次供電架構(gòu)的降維優(yōu)化。

二、這臺(tái)超級(jí)“電老虎”的功力

雖然出于商業(yè)原因江變科技并未公布完整銘牌參數(shù)，但結(jié)合此次出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)和該公司歷史上的產(chǎn)品譜系，仍能勾勒出這臺(tái)設(shè)備的強(qiáng)悍輪廓。

1、電壓轉(zhuǎn)換能力：實(shí)現(xiàn)從500kV超高電壓直接降至1kV左右的超大電壓跨度轉(zhuǎn)換；

2、節(jié)能效果：系統(tǒng)運(yùn)行效率提升約0.4%，大型項(xiàng)目每年可節(jié)約電費(fèi)超3000萬(wàn)元；

3、成本節(jié)約：省去中間降壓站，可節(jié)省數(shù)億至十?dāng)?shù)億元的基建投資；

4、性能指標(biāo)：溫升、損耗、局放、耐壓等全部核心指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；

5、運(yùn)行穩(wěn)定性：抗短路、抗諧波能力大幅增強(qiáng)，可充分滿足大型工業(yè)項(xiàng)目全天候、滿負(fù)荷、不間斷運(yùn)行的嚴(yán)苛要求。

作為整流變壓器的老牌龍頭，江變科技此前就為信發(fā)集團(tuán)等企業(yè)提供過(guò)全球最大容量的280MVA/220kV整流變壓器。

此番躍升至500kV等級(jí)，單臺(tái)容量顯然站上了更高的臺(tái)階，業(yè)內(nèi)推測(cè)其容量達(dá)300MVA級(jí)別，閥側(cè)能夠輸出上百千安級(jí)的超大電流，足以驅(qū)動(dòng)特大型電解系列。

高壓側(cè)直接承受500kV，低壓側(cè)則依電解槽工藝需求輸出約1000多伏的交流電，再經(jīng)整流器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鞴╇姟?/p>

更令行業(yè)信服的是全套試驗(yàn)結(jié)果，樣機(jī)在1.3倍額定電壓下，局部放電量被壓制在100皮庫(kù)（pC）以內(nèi)，遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)百pC的門檻；滿負(fù)荷溫升試驗(yàn)中，繞組平均溫升穩(wěn)穩(wěn)低于65K的限值，熱點(diǎn)溫度控制出色；負(fù)載損耗和空載損耗均有明顯優(yōu)勢(shì)。

這些硬指標(biāo)意味著設(shè)備在超高電壓、超大電流工況下具備極高的絕緣可靠性與運(yùn)行效率。

三、從“無(wú)人區(qū)”到一次成功，7年破解3大難題

500kV級(jí)工業(yè)整流變壓器之所以在全球范圍內(nèi)遲遲沒(méi)有成熟產(chǎn)品落地，是因?yàn)榀B加了多重極端技術(shù)需求。

自2017年起，江變科技在沒(méi)有成熟先例可參考的情況下進(jìn)入技術(shù)“無(wú)人區(qū)”，主要攻克了三大難關(guān)。

第一關(guān)是超高電壓絕緣匹配

500kV電壓等級(jí)下，變壓器主縱絕緣結(jié)構(gòu)中的電場(chǎng)分布極其復(fù)雜，稍有不慎就會(huì)引發(fā)局部放電甚至絕緣擊穿。江變科技通過(guò)高精度三維電場(chǎng)仿真，對(duì)出線裝置、角環(huán)布置、油道尺寸反復(fù)迭代優(yōu)化，最終讓整個(gè)絕緣系統(tǒng)既安全又緊湊。

第二關(guān)是諧波抑制與漏磁控制

工業(yè)整流帶來(lái)的大量高次諧波會(huì)在變壓器內(nèi)部產(chǎn)生雜散損耗，引起局部過(guò)熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀結(jié)構(gòu)件。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)采用多種繞組曲折移相排布，配合全方位磁屏蔽和特殊非磁性材料，有效疏導(dǎo)了漏磁通，將諧波附加損耗降到極低水平。

第三關(guān)是超大電流穩(wěn)定運(yùn)行能力

閥側(cè)數(shù)千安乃至上百千安的電流對(duì)引線結(jié)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)是巨大考驗(yàn)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新了水冷銅管出線和大面積散熱結(jié)構(gòu)，保證大電流下各部件溫升均衡，從源頭上杜絕了因過(guò)熱引發(fā)的壽命衰減。

此次全球首臺(tái)500kV級(jí)工業(yè)整流變壓器的下線，不僅補(bǔ)齊了超高壓工業(yè)整流裝備產(chǎn)業(yè)化的短板，也為全球大型工業(yè)項(xiàng)目節(jié)能改造、供電系統(tǒng)升級(jí)提供了可復(fù)制推廣的中國(guó)方案。