11月14日，在±800千伏特高壓宜賓換流站內(nèi)，運維人員正在檢查換流變壓器閥側(cè)套管封堵系統(tǒng)運行情況。該換流站2019年完成防火能力提升改造后，換流變壓器閥側(cè)套管封堵系統(tǒng)一直保持良好性能，從未發(fā)生渦流發(fā)熱、密封老化現(xiàn)象。
近年來，為提升換流站消防能力，國家電網(wǎng)有限公司組織開展了多項換流站消防提升改造重大科研項目研究。2018年10月，全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司電工新材料研究所聯(lián)合應(yīng)急管理部四川消防研究所、國網(wǎng)安徽省電力有限公司、中南電力設(shè)計院、西北電力設(shè)計院等單位成立項目組，承擔換流變壓器閥側(cè)套管封堵系統(tǒng)防火提升專項研究工作。項目組圍繞封堵系統(tǒng)設(shè)防目標、封堵系統(tǒng)材料結(jié)構(gòu)優(yōu)選、封堵系統(tǒng)耐火性能試驗測試和安裝施工工藝等方面進行了一系列研究。目前，相關(guān)技術(shù)成果已在國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)26特高壓換流站應(yīng)用。
重新確立設(shè)防目標
構(gòu)建碳氫火封堵體系
換流變壓器閥側(cè)套管封堵系統(tǒng)是防止換流變壓器火情蔓延至換流閥廳的重要防火屏障。在2018年以前，傳統(tǒng)的閥側(cè)套管封堵系統(tǒng)存在封堵結(jié)構(gòu)耐火性能不足、易發(fā)生渦流發(fā)熱等缺陷，存在消防安全隱患。
針對這些問題，聯(lián)研院電工新材料研究所組建了由12名技術(shù)骨干組成的研究團隊，重點攻關(guān)提升原有換流變壓器閥側(cè)套管封堵系統(tǒng)的防火性能。
團隊基于換流站工程閥廳封堵結(jié)構(gòu)的防火需求，根據(jù)理論分析、數(shù)值模擬計算及換流變壓器故障電弧爆炸試驗數(shù)據(jù)，確定了換流站閥廳封堵系統(tǒng)的火災(zāi)設(shè)防目標。
換流變壓器故障著火時的燃燒溫度可達1100攝氏度以上。“以往的封堵系統(tǒng)耐火極限是按標準火升溫曲線設(shè)定的，而換流站大型火災(zāi)多數(shù)由變壓器絕緣油爆炸燃燒引起，升溫曲線應(yīng)屬于碳氫火。相比于標準火，碳氫火具有燃燒溫度高、升溫速度快的特點?！眻F隊成員姬軍進一步解釋道。
2019年6月，按照新的設(shè)防目標，攻關(guān)團隊在四川省都江堰市國家防火建材質(zhì)檢中心試驗大廳安裝了閥側(cè)套管封堵系統(tǒng)，為開展碳氫火耐火性能測試做好準備。
“當時，國內(nèi)外都沒有開展這種大尺寸碳氫火耐火極限試驗的相關(guān)經(jīng)驗。為此，團隊開展了為期3個月的實驗爐改造及調(diào)試工作。”姬軍說。
2019年10月，研究團隊通過高性能低磁耐火材料比選和性能驗證，開發(fā)優(yōu)選了新型低磁耐火絕熱復(fù)合材料體系，構(gòu)建了新型換流站閥側(cè)套管封堵系統(tǒng)。新的系統(tǒng)解決了原有封堵系統(tǒng)耐火極限不足、易產(chǎn)生渦流發(fā)熱以及現(xiàn)場工藝復(fù)雜等問題。
制訂技術(shù)標準
推進設(shè)計建設(shè)標準化
11月10日，在國網(wǎng)四川省電力公司德陽換流站內(nèi)，現(xiàn)場施工人員正在依據(jù)換流變壓器閥側(cè)套管封堵技術(shù)標準開展封堵系統(tǒng)改造工作。新型換流變壓器閥側(cè)套管封堵系統(tǒng)保障了換流閥廳的運行安全。目前，12座常規(guī)換流站的閥側(cè)套管改造工作正在進行中。
新型換流變壓器閥側(cè)套管封堵系統(tǒng)構(gòu)建完成后，2019年11月，國網(wǎng)設(shè)備部組織召開了換流站消防提升改造項目評審會。來自電力規(guī)劃設(shè)計總院、應(yīng)急管理部消防院所的專家對新型換流變壓器閥側(cè)套管封堵系統(tǒng)方案進行論證，一致認為該成果可以解決原有封堵系統(tǒng)防火能力不足等問題，要加快落實工程應(yīng)用。
“為了盡快實現(xiàn)新型換流變壓器閥側(cè)套管封堵系統(tǒng)工程應(yīng)用，保障實施方案標準化，項目組馬上開始了封堵系統(tǒng)技術(shù)標準研究工作，意在規(guī)范封堵系統(tǒng)的工程應(yīng)用?！甭?lián)研院電工新材料研究所防護材料室主任聶京凱說。
2019年12月，為了保障換流變壓器閥側(cè)套管封堵改造工作順利進行，指導(dǎo)現(xiàn)場改造工作標準化，項目組結(jié)合試驗測試和工程應(yīng)用情況，制訂了中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準《換流變閥廳套管封堵系統(tǒng)構(gòu)造防火技術(shù)規(guī)范》。該標準規(guī)范了換流站閥側(cè)套管防火封堵材料、設(shè)計、施工、驗收要求，填補了閥側(cè)套管封堵改造工程技術(shù)標準的空白。
《換流變閥廳套管封堵系統(tǒng)構(gòu)造防火技術(shù)規(guī)范》兼顧了新建工程和在運特高壓換流站消防提升技改工程實際狀況，本著先進性、實用性、可操作性和可擴展性原則，提出了封堵系統(tǒng)的技術(shù)要求，指導(dǎo)換流站閥廳封堵系統(tǒng)消防提升工作。
提供現(xiàn)場技術(shù)支持
加快系統(tǒng)推廣應(yīng)用
2020年4月，聯(lián)研院電工新材料研究所防護材料室研發(fā)工程師侯東來到±800千伏蘇州換流站，檢查封堵材料性能。
“我們的工作主要是對閥側(cè)套管封堵材料做抽樣檢查，同時重點關(guān)注安裝工藝、閥廳封堵渦流發(fā)熱處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確保封堵系統(tǒng)材料滿足技術(shù)規(guī)范要求，方案與耐火極限試驗保持一致?！焙顤|介紹了此次的工作內(nèi)容。
為保障新型換流變壓器閥側(cè)套管封堵系統(tǒng)有效發(fā)揮作用，2020年3月至今，聯(lián)研院先后選派專業(yè)技術(shù)人員前往錦屏、祁連、金華、蘇州等14座換流站開展閥側(cè)套管封堵系統(tǒng)安裝改造技術(shù)支持工作，推動該系統(tǒng)在更大范圍應(yīng)用。
在閥側(cè)套管封堵系統(tǒng)施工過程中，團隊還提煉總結(jié)了遇到的問題及處理經(jīng)驗，及時與其他換流站分享，保障換流站封堵防火提升改造工作順利開展。
“項目團隊目前正在開展變壓器門型鋼構(gòu)架、電纜溝防火性能提升等研究工作，提高換流站及變電站整體防火能力。”聶京凱說。
聯(lián)研院電工新材料研究所將繼續(xù)對接特高壓工程建設(shè)需求，發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢，持續(xù)推動電力行業(yè)高性能耐火絕熱材料技術(shù)發(fā)展，為保障特高壓工程平穩(wěn)運行提供技術(shù)支撐。
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