魯西背靠背直流異步聯網工程±350kV/1000MV柔直換流閥安裝與監理控制要點

廣東天廣工程監理咨詢有限公司 傅新平 王書成 羅鶴田

1　前言

魯西背靠背直流異步聯網工程是目前世界上首次采用大容量柔直與常規直流組合模式的背靠背直流工程，柔直單元容量達1000兆瓦，直流電壓達±350千伏，電壓和容量均為世界最高水平，其柔性直流換流閥屬國內首次研制。

柔直換流閥是柔性直流輸電的心臟，是直流電和交流電相互轉換的橋梁，在柔性直流主設備中技術含量最高、挑戰最大。該工程所有參建單位的人員基本上沒有同類工程的建設經驗，對柔直換流閥的安裝工藝流程以及質量控制均心中無數。因此，該工程柔直換流閥的安裝，無論從那方面來講，都是工程技術的創新。

廣東天廣工程監理咨詢有限公司監理項目部的相關人員，在±350kV/1000MV柔直換流閥的施工安裝中，督促施工單位按照科學、合理的安裝工序，加強安裝過程的質量控制，從而提高了柔直換流閥安裝的準確性、科學性，提高了工作效率，對柔直換流閥投產后安全穩定的運行，起了非常重要的作用。

2　監理前期工作控制方法與要點

2.1　編制監理實施細則

監理項目部根據監理規劃、相關的規程規范、設計圖紙、柔直換流閥技術資料、施工組織設計等文件，編寫有針對性的監理實施細則。

監理實施細則經批準后，在監理項目部內進行監理交底，并報送給業主和及時發給施工單位，以便按監理實施細則開展監理工作。

2.2　組織設計圖紙會審

施工圖是施工單位對柔直換流閥安裝和監理質量控制的主要依據，監理項目部要組織工程各參建單位對設計圖紙進行會審，重點關注電氣設備圖紙與土建圖紙的接口統一。如土建圖紙預埋鋼板、預留孔洞與電氣圖紙對應；柔直換流閥塔與其它電氣設備的連接及安裝的相對位置等。

2.3　柔直換流閥安裝施工方案的審查

柔直換流閥開工安裝前，監理項目部要求施工單位編制柔直換流閥安裝專項施工方案，并組織建設單位、設計單位、施工單位、柔直換流閥制造單位對施工方案進行專題審查。重點審查方案中涉及的各階段施工方法是否正確、是否有針對性；質量、安全控制措施是否切實可行；測量檢測手段是否可靠。

2.4　人員和機械設備審查

監理項目部對施工單位的人員、機械設備進行審查。審查施工單位的高空作業人員、電工作業人員、焊接人員、檢測人員的有效證件及報審情況，并對人員進行現場驗證，檢查是否人證相符。

督促施工單位對升降平臺車、電動葫蘆進行進場報審，檢查相關安全性能證明文件是否齊全；水平儀、力矩扳手等工具器必須有合格證，并在有效期內校驗合格。

3　施工方法與監理控制要點

3.1　柔直換流閥安裝施工流程

施工準備→閥廳驗收→設備開箱檢查→底部支柱絕緣子安裝→焊接框架及第一層閥段吊裝→第二層閥段到第四層閥段的吊裝→閥塔母線連接→閥塔冷卻水管安裝→屏蔽管母及相關母線的連接→光纜安裝→閥塔角屏蔽、中間屏蔽及底部屏蔽安裝→結束。

3.2　柔直換流閥安裝環境控制要點

柔直換流閥安裝對閥廳環境要求較高，需要在閥廳的土建、空調、水電等工作施工完畢且閥廳進行全封閉并驗收合格后，才可進行施工安裝。為了確保柔直換流閥安裝質量，監理應加強安裝環境控制。柔直換流閥安裝時，閥廳應滿足以下環境要求。

1）閥廳內的地坪、屏蔽接地、預埋鐵件、電纜橋架、光纜槽盒等設施已經完善。

2）閥廳已密封（門、墻引線孔洞）且無灰塵，達到柔直換流閥清潔的要求。

3）閥廳的通風和空調系統已投入使用，閥廳內保持微正壓（最小為20Pa），溫度在5～28℃為宜，相對濕度小于60%，空氣過濾有效達到85%。

4）閥支撐結構接地良好，其它設備如接地開關、避雷器、直流隔離開關、直流穿墻套管、電流互感器、電壓互感器等安裝及試驗已完成。

5）外部冷卻回路已清潔，在連接法蘭處短接進出管。

6）施工用的供水、供電穩定。

3.3　設備及材料開箱檢查驗收

監理組織物資、施工單位和設備制造廠家，對柔直換流閥進場貨物進行開箱檢查。對有缺陷的產品，要求設備廠家進行相應的處理，并做好記錄。重點進行以下方面檢查。

1）元器件的內包裝應無破損。

2）閥段組件及緊固螺栓應齊全，緊固無松動，記號無錯位。

3）冷卻水管管口的臨時封堵件齊全。

4）電子元件及電路板應完整，無銹蝕、松動及脫落。

5）屏蔽管母、屏蔽罩表面應光滑，色澤均勻一致，無凹陷、裂紋、毛刺及變形。

6）絕緣件表面應光滑，無裂紋、破損，膠合處填料應完整，結合應牢固。

7）光纜包裝完整，只能在安裝光纜前打開包裝，避免損壞和弄臟。

8）開箱后的設備及材料要做好保護，要注意防潮、防塵。

3.4　底部支柱絕緣子安裝

1）先用記號筆在固定絕緣子底座的鋼板上進行兩個垂直方向的中心劃線，同時對需要焊接的絕緣子底座進行同樣的中心劃線。完成劃線工作以后，用直角鋼板尺對絕緣子底座和鋼板進行定位。

2）用激光投線儀鋪助鋼板尺對絕緣子底座進行水平度測量，保證水平度要求。再對絕緣子進行點焊預固定，同時結合圖紙的尺寸要求，測量其它絕緣子底座的位置。

3）在確定好每個絕緣子底座位置后，如果需要調整的可以通過墊薄鐵片的方式進行微調。最后再用滿焊的方式完成絕緣子底座的固定工作，焊后清理、校正。

4）絕緣子底座安裝好后，監理需組織中間驗收。5）將過渡法蘭用螺栓固定在底部支柱絕緣子上。6）用起吊工具將安裝好過渡法蘭的支柱絕緣子起吊到對應的絕緣子底座上，用螺栓預擰緊、固定。

7）采用激光投線儀、水平儀、鋼板尺、直角鋼板尺對底部支柱絕緣子進行垂直度、水平度測量，并調整，保證絕緣子垂直度、水平度滿足要求。

8）必須校對相鄰底部支柱絕緣子之間的距離偏差≤±0.5mm。保證相鄰底座中心距離和安裝螺栓位置，每支絕緣子位置偏差≤±2mm，寬度方向水平度偏差≤0.2mm/m，長度方向水平度偏差≤1mm/m。調整底部支柱絕緣子，同時將原先預擰緊的螺栓擰緊，力矩200Nm，打完力矩后用記號筆標記。

3.5　焊接框架及第一層閥段的吊裝

1)將中間兩套焊接框架用螺栓固定在中間絕緣子的過渡法蘭上，同時用絕緣螺桿將中間4只底部絕緣子固定。

根據激光投線儀的測量結果，調節絕緣螺桿上的鎖緊裝置，保證中間4只底部絕緣子的垂直度，偏差≤±2mm。最后將底部絕緣子與底座緊固連接。

2)中間兩套焊接框架及絕緣拉桿固定后，如圖1所示將絕緣子定位焊接支架下，用螺栓固定在絕緣子過渡法蘭之間。

3)在閥段吊裝之前，需將單側焊接框架及層間復合絕緣子，用螺栓預裝在閥段的單側，再用閥廳對應位置的起吊設備進行起吊工作。

4)在閥段1的起吊安裝過程中，需注意用使用導向桿將閥段側焊接框架法蘭導入，同時用螺栓連接閥段與中間框架的緊固件。適當調整焊接框架的位置，使得導向桿能從對應的法蘭孔拉出，最后再緊固焊接框架。

圖1　

5)將閥段2～4按逆時針的方向，依次吊入對應的安裝位置。

6)將剩下的側絕緣拉桿和中間絕緣拉桿依次固定，同時將絕緣子定位焊接支架拆除。

7）用激光投線儀分別對未測量垂直度的兩側底部絕緣子進行垂直度測量，調節絕緣螺桿上的鎖緊裝置，保證拉桿將復合絕緣子緊緊連在一起。如圖2所示。最后緊固底部絕緣子與底座的連接螺栓。

8）用閥塔走廊橫梁連接前后兩個閥塔的焊接框架位置，同時將閥段上的進出水管進行連接。

9）第一層閥塔安裝完成后，用水平儀器測量其水平度，水平度偏差≤±2mm。

圖2　

3.6　第二層閥段到第四層閥段的吊裝

1）將層間復合絕緣子，用螺栓固定在中間4只焊接框架上。

2）固定好層間復合絕緣子后，再將焊接框架與層間復合絕緣子底部進行預先固定，再吊入中間閥塔的層間復合絕緣子上。

3）用層間拉桿絕緣子將中間焊接框架與兩側焊接框架拉緊，同時通過用激光投線儀來結合調整中間焊接框架的垂直度，直到達到圖紙要求。

4）將第二層閥段1～閥段4逆時針順序吊裝到閥塔上。吊裝時，注意閥段的安裝方向和位置。最后連接閥塔走廊橫梁及進出水管。

5）將第二層剩下的側邊絕緣拉桿和中間層間拉桿絕緣子進行連接。

6）第三層、第四層的閥段安裝參考第二層進行。注意第四層閥段中間絕緣拉桿按技術要求選用型號。

7）每層閥段安裝完成后，用水平儀器測量其水平度，水平度偏差≤±2mm。

3.7　閥塔母線連接

1）將中間軟導線用螺栓固定在閥段2、閥段4間及閥段1、閥段4間。

2）將中間母排支撐板，用螺栓固定在中間焊接框架的橫梁處，與中間母線連接。完成前后連面的中間母線連接，同時將中間屏蔽連接板固定在中間的焊接框架上。

3）按圖紙，將端部母排、進線母排、閥塔直母排，用螺栓在兩側焊接支架上緊固連接。同時將屏蔽連接板用螺栓固定在每層焊接框架的立柱上。將水管下鋼板用螺栓固定在焊接框架的上橫梁上,完成兩側水管及屏蔽固定附件的安裝，如圖3所示。

圖3　

3.8　閥塔冷卻水管安裝

1）按圖紙將大水管、N彎管1、N頂部直管，用螺栓連接起來，固定在水管下鋼板焊接件上。

2）在N大水管、N彎管1安裝好以后，將每層閥段的出水管、進水管與N彎管1，用斜水管1、斜水管2連接，最終完成水管連接。

3）將底部水管1、底部水管2，通過底部水管夾子、絕緣螺桿，用尼龍螺母固定在絕緣螺桿上，力矩達到技術要求。用尼龍螺栓將水管掛件固定在閥段的絕緣工字梁上。同時拆除底部的拉繩絕緣子。

4）將底部水管1、底部水管2，按圖紙上的位置，用尼龍螺母固定在水管掛件上，同時用螺栓固定在水管下鋼板焊接件上。恢復安裝之前被拆除底部的拉桿絕緣子，完成水管的安裝。

3.9　屏蔽管母及相關母線的連接

1)將屏蔽絕緣塊，用螺栓固定在過渡法蘭上，再將屏蔽管母、進線母排用螺栓固定在屏蔽絕緣塊上。

2)先將管母金具固定在頂層屏蔽管母，后將預裝好管母金具的頂部屏蔽管母吊上閥塔頂部，用螺栓固定在頂層的層間絕緣子上。

3)固定好管母金具后，再將MS型母線伸縮節、頂部斜母排用螺栓緊固，而頂部斜母排的另一側螺栓固定在對面半邊塔的端部母排上。

3.10　光纜安裝

1）柔直換流閥的光纜包括功率模塊觸發回報光纜、漏水檢測信號光纜、閥控屏VGC與脈沖分配屏VCMI之間的通信光纜。光纜鋪設順序應從最近安裝VGC和VCMI屏柜的控制保護室的橋臂開始鋪設。

在鋪設光纜前應對光纜進行現場檢測，檢測數據與出廠檢驗報告數據基本一致，確保光纜完好，并記錄有損壞光纜編號。

2）由于光纜是由玻璃纜維材料制成，對壓力、拉力和變形很敏感。因此光纜束的安裝過程中應盡可能的小心以避免壓力、拉力和變形產生。

3）安裝時，須保證單根光纜的最小彎曲半徑為25mm，光纜束的最小彎曲半徑為100mm。

4）彎曲半徑越小的光纜越易損壞，因此連續運行時，光纜束最小彎曲半徑應為130mm，單根光纜最小彎曲半徑為30mm。

5）光纜端套的接觸面必須干凈且無油脂，并且只有在安裝前才允許取掉端套。裝配光纜時，必須戴上棉手套。

6）光纜束和光纜槽在高電壓下運行，應避免光纜、防火材料和光纜槽表面潮濕及污穢。

7）光纜鋪設完畢后，需進行光纜的光功率損耗測試和VTE測試，所有備用光纜接頭要進行電位固定，閥段模塊內的備用光纜固定在模塊下方的光纜槽盒內，漏水檢測信號備用光纜固定在漏水檢測機械件的備用孔內。

3.11　閥塔角屏蔽、中間屏蔽及底部屏蔽安裝

1)將閥塔角屏蔽、中間屏蔽，按圖紙要求，用螺栓固定在相應位置的屏蔽彎板、屏蔽連接板上。

2)把水平尺放到屏蔽上表面，通過調節螺栓將屏蔽調至水平。

3）按照要求的方向，將底部屏蔽安裝在閥塔底部。

4　安裝過程監理的檢查及驗收

1)絕緣子底座安裝完畢后是否滿足圖紙形位尺寸要求，檢查底座是否校平。

2)對地絕緣子安裝完畢檢查是否滿足垂直度要求。

3)吊裝閥段前檢查閥段右側框架是否和閥段連接好，水管是否完好，軟管是否存在彎折。

4)閥塔水路連接好后，檢查水路是否暢通，是否存在漏接。閥段與閥段間接頭是否連接妥當。按技術要求進行水管壓力及氣密性試驗，保證所有水管連接處緊密無滲漏。

5)閥段吊裝完畢，檢查閥段間母排連接是否正常。

6)待整個閥塔安裝完畢，檢查光纜是否按要求連接。

7）閥塔各部位電氣距離按設計圖紙、產品技術要求進行校對，須滿足相關要求。

安裝完成的單個閥塔如圖4所示。

圖4　

5　結束語

在±350kV/1000MV柔直換流閥安裝過程中，監理項目部充分發揮了監理的作用，通過對安裝條件和安裝過程的嚴格控制，嚴格執行相關規程規范和設計文件，嚴格把好審核、檢查、驗收關，采取巡視檢查、平行檢查、旁站及驗收相結合的方法，發現問題及時要求施工單位處理，取得了良好的監理效果，為該工程安全穩定的運行打下了堅實的基礎。