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【中国能源报】 创新金点子 建功龙门站
来源:《 中国能源报 》(20191209日 第25版)

  一张由3800个钢杆件和1050个球节点单跨连接而成、面积达13个标准篮球场、重506吨的钢制网架,如何整体提升7层楼高?中国能建广东院(以下简称“广东院”)给出了答案。

  日前,乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程(以下简称“昆柳龙工程”)龙门换流站完成首个阀厅大跨度网架屋盖整体提升,标志着屋面网架总面积达5.2万平方米、我国电力建设史上总面积最大的屋面网架结构提升工作全面开始。

  建设国内最大跨度阀厅

  在龙门换流站施工现场,2120余米高的铁柱树立,将四面围了起来,数位工人身系安全带,在进行安装作业。

  “围起的部分便是柔性直流低端换流阀厅了。”据广东院变电土建室主任工程师张肖峰介绍,龙门换流站与柳北换流站建成后,将成为世界首个特高压柔性直流换流站,龙门换流站±800千伏的电压等级和500万千瓦的输送容量,也将创下柔性直流换流站建设的世界之最。

  龙门换流站内有高端阀厅和低端阀厅各两座,单个面积为5500-7700平方米,净空高度为22.0-33.5米。高端阀厅总高44米,平面呈长宽均约90米的矩形。“阀厅的最大跨度为86.5米,创下了我国电网建设史上的跨度之最。”张肖峰说。

  “阀厅内要运输庞大的换流阀,电气工艺布置十分复杂,设计施工需要保证工艺流程和电气净距。”张肖峰说,“阀厅顶部还要悬挂电气和起重设备,对屋盖结构的承载力和变形性能要求十分严格。”

  自可研阶段开始,广东院便组织技术骨干成立了攻关研究团队,针对空间网架、空间管桁架等大跨度结构体系深入研究。在多轮次方案比选论证后,确定了阀厅屋盖采用自重轻、刚度大、承载力高、安装方便、经济性好的三层正放四角锥空间网架结构体系。

  一次吊起“13个标准篮球场”

  这次完成提升的极2低端柔直阀厅网架屋盖,长68.5米,宽80.5米,面积5514平方米,相当于13个标准篮球场;提升高度22.8米,相当于7层楼高;提升总重量506吨,相当于A380客机重量的2倍。

  常见的“高空滑移法”施工占用场地大,“分件高空散装”或“分块高空安装” 不但高空组装、焊接工作量大,现场机械设备很难满足吊装要求,而且所需高空组拼胎架难以搭设,难以适应阀厅地面多沟道、多设备基础、地面施工周期长的特点,存在安全、质量风险。

  经过与参建各方反复论证,项目部提出了施工速度较快的整体提升方案,先将网架在地面整体拼装完成,再利用“超大型构件液压同步提升技术”,通过12个起吊点整体同步提升至设计标高。整个提升阶段仅需短短几个小时,但技术难度和要求却非常高。

  为降低网架的现场拼装难度,广东院创新采用了螺栓球和焊接球混合节点形式,与常规的全焊接球网架相比,单个阀厅网架安装时间缩短了近20天。

  “像搭积木一样,悬空的网架要用20多根柱腿撑住,误差以毫米计算。”广东院龙门换流站结构专业主设人石骁表示,面对巨大的精度要求,设计团队对网架提升过程中的网架受力进行了严谨细致的计算校验,确保了网架提升的安全稳定。

  自主创新寻出路

  昆柳龙工程是世界首个±800千伏特高压大容量多端混合直流输电工程,西起云南昆北换流站,东至广西柳北换流站、广东龙门换流站,线路全长1489千米,输电容量800万千瓦,年送电量预计超过320亿千瓦时。工程送、受端分别采用常规直流、柔性直流输电技术,对于大规模电源送出实现受端多点分散接入、节约通道走廊、优化电网结构、提高受端电网的安全稳定水平具有重大示范作用。

  昆柳龙工程是落实“西电东送”战略,促进清洁能源消纳的重要举措,是国家《能源发展“十三五”规划》和《电力发展“十三五”规划》明确的跨省区输电重点工程,也是国家特高压多端直流示范工程,计划于2020年投产送电,2021年全部建成投产。

  建成后,昆柳龙工程将创造多项世界第一:容量最大的特高压多端直流输电工程、首个特高压多端混合直流工程、首个特高压柔性直流换流站工程、首个具备架空线路直流故障自清除能力的柔性直流输电工程。龙门换流站也将成为世界电压等级最高、输送容量最大的柔性直流换流站。

  既无示范工程可循,也无设计经验可依,唯有自力更生,才能寻得出路。

  以关沛为设总的广东院设计团队,创新提出了适用于多端混合直流系统的换流站主接线和总平面布置等设计方案,助推特高压柔性直流换流站从蓝图走向现实。设计采用的世界首套三端混合直流输电协调控制系统,创新提出柔性直流变故障快速跳闸技术及全封闭柔直阀厅的智能巡检系统等,为柔性直流换流站的主设备安全运行保驾护航。 

  昆柳龙工程的建设,不仅有利于我国打造特高压多端、柔性直流输电技术新高地,提升远距离、大容量、大电源状况下电网运行的安全稳定和经济性,也将为未来大规模可再生能源基地的开发与并网提供强有力的技术支撑。“有机会参与这样的世界级工程,是挑战,更是荣誉。”广东院龙门换流站现场工代李海央说。
原文链接:http://paper.people.com.cn/zgnyb/html/2019-12/09/content_1961020.htm

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