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勇创新 用设计力量提升工程品质
——中国能建广东院勘察设计的世界首个异同步背靠背工程阶段性建成

3月29日,由广东电网广州供电局组织建设、中国能建广东院勘察设计的大湾区直流背靠背广州工程投产,标志着世界首个异同步背靠背工程阶段性建成。

最先进

新一代柔性直流技术

大湾区直流背靠背工程是世界上最先进的新一代柔性直流背靠背工程,主要由连接珠西北区域电网、珠东北区域电网的广州工程和连接珠西南区域电网、珠东南区域电网的东莞工程组成。

广州工程位于广州市增城区,共建设2组容量为150万千瓦的柔直背靠背换流单元,是世界上单元容量最大的柔性直流背靠背换流站,也是世界首个把柔性直流技术应用到解决系统安全稳定运行问题的项目。

广州工程与正在建设的东莞工程同为广东目标网架建设的重要组成部分,均由广东院勘察设计。此系列工程建成后,将显著提升广东电网电力供应和配置能力,预计2022年将支撑西电东送电量不低于1883亿千瓦时,广东省东西部电力交换能力由410万千瓦提升至1000万千瓦,为粤港澳大湾区发展提供澎湃动力。

背靠背

化解大规模断电风险

粤港澳大湾区是我国开放程度最高、经济活力最强的地区,也是华南电力负荷最为集中的区域——珠三角地区负荷占广东全省负荷的77%。直流受电规模高、负荷密度大、500千伏电网密集、新能源大量接入,都让广东电网存在大规模断电风险。

而连接不同区域电网的柔性直流背靠背工程,将有效帮助化解电网重大安全隐患。

“大湾区直流背靠背工程是实现广东电网合理分区的先决条件,可大幅降低广州、东莞等湾区核心地区的短路电流水平,并且起到无功支撑和事故隔离作用,可解决交直流相互影响、大面积停电风险等电网安全问题,是名副其实的‘稳定器’和‘防火墙’。”中国电力优秀青年科技人才、广东院广州工程设计总工程师施世鸿介绍。

作为工程设计单位,广东院在广泛调研、周密论证的基础上,开展了十余项世界或国内首创设计,用设计力量提升工程品质。

超静音

全站噪声小于48.5分贝

广州工程邻避效应较为突出,对工程降噪设计提出了严格要求:既要在500千伏增城变电站旁增设大型换流站,建成后又不能增加周围敏感点的噪音水平。

“能不能从噪声源头、传播途径两个方面,对噪声进行多重围堵?”循着这一思路,设计团队一方面对原增城变电站的主变压器和围墙进行降噪治理,另一方面则在新建的换流站开展了超静音创新设计。

“柔性直流变压器采用水冷技术,与传统的风冷技术相比,没有了风扇噪声,加上全户内布置,就相当于给变压器穿上了一层重型隔音罩,切断了变压器低频噪声的传播途径,发出的声音仅与空调开机时的声音相当,效果堪比降噪耳机。”广东院变电部电气一室副主任李沛准介绍道。

在广东院工程师的努力下,项目还实现了在国内首次采用自然通风的半户内启动回路、首次在换流站采用水冷空调等创新举措,节能降耗的同时,大幅降低工程声环境指标,目前全站噪声不超过48.5分贝,达到国际领先水平。

巨无霸

世界最大电网工程钢结构建筑

广州工程共建设4座阀厅及启动回路,阀厅采用最大跨度达73米的无立柱结构空间,钢结构平面尺寸超过3万平方米,相当于4个标准足球场大小,整体用钢量达6200吨,是目前世界上最大的电网工程钢结构建筑。

要将如此大面积、大跨度的钢结构网架提升至20米左右的设计标高位置,绝非易事。广东院自设计启动开始,便组织技术骨干成立攻关团队,经过多轮次方案比选论证,研究提出了全焊接球节点双层正放四角锥空间网架结构体系方案,不仅节省用钢量,而且质量更加可控。

与此同时,广东院设计团队提出了施工速度较快的大型构件液压同步整体提升方案,对网架提升全过程进行数字仿真模拟,并充分考虑最大施工偏差情况,对提升过程中网架每个杆件的受力进行严格校验,确保提升过程的安全可靠。

数字化

助力换流站智能运维

背靠背换流站站内设备多,运行工况复杂。全站1万多个点位,如果仅仅依靠人工进行巡视、表计抄录和编制巡视报告,预计需要花整整一周的时间。

广东院设计团队充分考虑后期运维需要,打造了一套数字孪生智能运维系统,可开展设备智能巡检、智能操作、智能分析等操作,实现了立体交互式智能运维作业,大幅提高运维效率。广州工程也成为了国内首个建设实体与物理实体100%映射的数字孪生智能运维换流站。

“现在,仅需2小时就可以完成全站智能巡视并自动输出报告。” 负责广州工程智能运维系统开发的广东院变电部电气二室副主任张浩介绍道。

与此同时,广东院设计团队还在广州工程站内设计部署了电力5G专网,可实现换流阀、柔直变等直流主设备海量监测信息的高速无延时上送,提升该工程的运维精益管理水平。

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