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【按】60年來，中國西電集團堅持服務國家戰略，積極承擔央企責任，不忘初心、牢記使命，以打造新中國輸變電品牌、推動輸變電產業進步為己任，始終站在行業發展最前沿，開展自主創新研發，逐步實現了從技術追趕到技術引領的巨大跨越，先後為我國全部電壓等級的第一條輸變電線路，為三峽工程、“西電東送”等國家重點工程提供了成套裝備和技術，為我國電力建設做出了重要貢獻。即日起，本微信公眾號持續回顧集團公司書寫我國每一個第一條輸變電線路歷程。
知難而上 開啟自主開發超高壓成套輸變電設備新篇章
1972年6月，中國第一條330kV輸變電線路劉（家峽）—天（水）—關（中）（簡稱劉天關）開始送電。它宛如一道美麗的彩虹橫跨大西北陝甘兩省，構築了西北網的基本雛形。在該工程的建設中，西安電力機械製造公司（現中國西電集團有限公司，簡稱中國西電集團）作為中國最大的輸變電設備及成套裝置供應商，承擔了工程大部分設備的研發製造任務。中國的輸變電產品製造，從最初的仿造到獨立自主的設計製造，用了十幾年時間，而劉天關輸變電線路的投運則標誌著中國高壓輸變電裝備的研製走上了完全獨立自主的成功之路。
1964年開始，由水電部牽頭，經過專家研究論證，提出了建設劉天關330kV超高壓線路的方案。1967年10月，國家計委正式批准了設計任務書，計劃投資1億元人民幣，並列為國家重點建設項目。這項輸變電工程所用的輸變電設備，包括大型的電力變壓器、高壓開關、電力電纜、避雷器和絕緣子等主要產品23種，全部由我國自己設計製造的。
在20世紀六七十年代，各種生產條件十分落後，330kV線路所用設備的生產可謂困難重重。為了順利完成該項目的設備研發和製造，中國西電集團勇挑重擔，提出沒有條件創造條件也要上的口號，拉開了中國330kV線路建設的序幕。
中國西電集團承擔了這條線路所需的九大類、二十三個品種的成套設備的製造任務。只經過短短的幾年時間，這些製造難度大、參數性能要求高的輸變電成套設備就研製成功並投入運行了，創造了中國電力機械製造史上的奇蹟！
一、變壓器、電抗器設備製造
在劉天關330kV輸變電線路中，中國西電集團主機廠——西安變壓器電爐廠（曾用名西安變壓器廠，現西安西電變壓器有限責任公司，簡稱西電西變）為該線路甘肅天水的秦安變電站成功試製了一臺OSFPSZ-90000/330有載調壓自耦電力變壓器，其容量比為90/90/30MVA，電壓比345/121±6×1.67%/11kV，是當時國內首臺使用有載調壓開關的變壓器，其有載調壓開關是西電西變自己設計製作的；後來又為秦安變電站增容製造了兩臺OSFPSZ-150000/330有載調壓自耦電力變壓器。還為陝西關中眉縣的湯峪變電站提供了兩臺主變，一臺是OSFPS-150000/330無載調壓自耦電力變壓器（見圖1），其容量比為150/150/40MVA，電壓比為330±2×2.5%/121/11kV；另一臺是OSFPS-240000/330無載調壓自耦電力變壓器（見圖2），其容量比為240/240/40MVA，電壓比為330±2×1%/242/10.5kV。
當時製造有載調壓變壓器，需叢國外進口有載調壓開關，西電西變試製成功有載調壓開關，為國家節省了大量外匯。
圖1.中國西電集團研製的330千伏電力變壓器
圖2.中國西電集團研製的330千伏電力變壓器
同時西電西變還為該工程製造了一臺BKSFP-90000/330三相輻射式鐵芯並聯電抗器（見圖3），該臺電抗器開始是三相電抗器，但在調試時發現三相電抗器的潛供電弧熄滅不了，修改做成了三臺BKDFP-30000/330單相併聯電抗器。由於單相電抗器不存在相間磁耦合，便於單相重合閘，可提高單迴路輸電線路的可靠性，消除單相接地故障時的潛供電弧電流，所以電抗器採用單相，並設置了中性點電抗。另外，為了減少漏磁，30MVar電抗器設計成單柱帶磁軛迴路，不僅鐵心餅為輻射式，磁軛迴路也輻射排列。
西電西變為劉天關輸變電工程中秦安變電站生產的並聯電抗器是中國電抗器生產的起步。
圖3.中國西電集團研製的330千伏並聯電抗器
二、開關設備製造
由於高壓開關的開斷過程複雜，其設計結構參數和開斷能力等主要技術指標都需要通過試驗驗證。因此高電壓等級的開關設備的製造，首先要具備相應的試驗能力。中國高壓電器產品檢驗中心（當時的西安高壓電器研究所，現在的西安高壓電器研究院，簡稱西高院）從1958年開始籌建，1963年投入運行，兩年後項目驗收總體良好。西高院一期工程的建成使用，使我國具有了當時世界先進水平的高電壓、強電流試驗基地，標誌著我國已擁有獨立自主研發高壓電器產品的試驗能力。西高院為330kV劉天關超高壓輸電線路所用的系列高壓開關設備提供了相關試驗。
1971年，中國西電集團所屬西開電氣為我國第一條高海拔330kV超高壓輸電線路劉天關線路提供了系列高壓開關設備，包括KW4-330型空氣斷路器（見圖4）、GW7-330高壓隔離開關（見圖5）、ZH1-220敞開式組合電器等。其中KW4-330空氣斷路器在劉家峽電廠、秦安變電站、湯峪變電站安裝了15臺，GW7-330隔離開關安裝了20組。1972年投入運行，1975年通過了運行鑑定，證明產品性能良好，能夠滿足系統安全運行的要求。這些設備當時已經具有上世紀六十年代國際水平。這不僅表明西開電氣已具有獨立發展高壓電器產品的設計與製造能力，而且表明上世紀七十年代初西開電氣的高壓開關設備製造能力已經達到了能裝備330kV輸電系統的水平。KW4-330空氣斷路器於1978年獲全國科學大會獎。
圖4.中國西電集團研製的330千伏空氣斷路器
圖5.中國西電集團研製的330千伏隔離開關
為劉天關工程製造的斷路器是KW4系列空氣斷路器。該型斷路器採用常充氣結構，由滅弧室、支柱瓷套、傳動系統、儲氣筒、控制箱、控制櫃等六個主要部件組成。330kV斷路器一相由三個110kV級帶並聯電阻的單元滅弧室串聯組成。額定電壓330kV，額定電流1500A，額定開斷電流26.3kA，額定短時耐受電流26.3kA，額定峰值耐受電流67kA。KW4-330空氣斷路器採用破壞壓力達150個大氣壓的高強度瓷瓶、大型整體銅鎢觸頭、高強度環氧玻璃絲壓制材料以及新的密封材料和新工藝，因而機械電氣性能穩定，觸頭燒損輕微，操作可靠性高。KW4型斷路器在1.06~1.15倍系統最高工作電壓下合、分空載長線時均未發生重燃。運行期間，曾在關中側電壓為368kV時，斷路器順利開斷了劉天關全線534km帶電抗器的空載長線。投運三年監測，滅弧室無燒損，觸頭、觸指和噴口均無需修理和更換，斷路器的絕緣件，如絕緣拉桿、均壓電容器等的絕緣性能良好，並聯電阻運行情況正常，機械動作特性穩定。運行實踐證明斷路器的電氣性能及機械操作特性良好，滿足了系統安全運行的要求。
三、避雷器、套管和絕緣子
（1）隨著330kV劉天關超高壓輸電線路的開工建設，西電西瓷（西安電瓷廠）和西瓷所（西安電瓷研究所）合作承擔了其中330kV新型磁吹避雷器的研製任務。西瓷所從1964年起就開展了該電壓等級避雷器的研究工作，從高溫碳化硅閥片、限流間隙及單柱自立式整體結構三個方面展開研究，並於1969年完成樣品試驗。在此基礎上，西電西瓷和西瓷所於1970年曆時8個月，設計、試製成功我國首臺330kV磁吹避雷器FCZ1-330J（見圖6），並通過了全部試驗。在當時，世界上僅有幾個國家（瑞士、瑞典、美國、日本、蘇聯、聯邦德國）可以製造330kV避雷器。該產品的研製成功打破了國外壟斷，使中國的避雷器製造水平躍入世界前列。
圖6.中國西電集團研製的330千伏磁吹避雷器
（2）套管制造。為配合330kV劉天關超高壓輸電線路的建設，西電西瓷、西電西絕（西電絕緣材料廠）、西高院聯合承擔了我國第一臺330kV變壓器、電抗器用高壓套管的研製任務。330kV短尾膠紙電容式變壓器套管於1966年開始研製，1969年完成相關試驗，1970年試製成功，其型號為BJDLY-330/600（見圖7）。試驗結果表明，該套管性能良好，與國外最先進的套管相比，其重量輕，技術經濟指標先進，已跨入世界先進行列。
圖7.中國西電集團研製的330千伏短尾膠紙電容式變壓器套管
（3）絕緣子製造。在330kV劉天關超高壓輸電線路的建設中，為了滿足絕緣子的使用，1967年，西瓷所組織了專門為330kV工程用的160kN級盤形絕緣子全國統一設計。1969年，330kV工程用瓷套、棒形支柱和160kN級盤形絕緣子分別在撫順電瓷廠、西電西瓷和南京電氣試製完成，開始為我國第一條330kV 線路建設正式提供產品。
四、330kV電容式電壓互感器及串聯電容器
（1）330kV電容式電壓互感器。根據330kV劉天關超高壓輸電線路工程要求，西安電容器廠（簡稱西電西容）於1967年11月立項研製YDR型330kV電容式電壓互感器（CVT）。確定為單柱式結構、0.5級/150VA同時滿足1.0級/300VA的要求；採用電容器紙浸漬礦物油介質，電容分壓器由三節電容器疊裝組成。採用電阻阻尼器，有效阻尼鐵磁諧振，（見圖8）。
圖8.在劉-天-關線湯峪變運行的YDR-330型電容式電壓互感器
根據工程需要，首批330千伏CVT共製造了12臺，安裝於劉天關線的3個廠站：劉家峽電廠3臺安裝於壩內，天水秦安變劉側和關側各3臺、關中湯峪變3臺均安裝於戶外。1972年4月26日至5月10日，進行了調試。涉及到CVT的調試項目是二次開口三角電壓(3U0)測試，這個電壓用於系統接地保護，技術規範要求正常運行時3U0不大於3V。調試中結果3U0最大不超過1.25V，無需接入阻波器，取得了滿意的結果。
（2 ） 330kV串聯電容器。劉天關串補裝置所使用的330千伏串聯電容器的型號是CL1-45-1（見圖9），採用氯化聯苯浸漬電容器紙介質，內部由45個元件並聯組成，每個元件都帶有單獨的內熔絲，用以斷開運行中的故障元件，可使電容器裝置繼續保持正常運行。額定電壓為1千伏，額定容量45千乏，極間直流試驗電壓為7倍額定電壓，耐受1min，過電壓保護係數為2.4。
圖9.運行在天水秦安變電站的330千伏串聯電容器補償裝置
330千伏串聯電容器組的接線方式為每相電容器單元10並18串，強補電容器為5並18串，每套容量為36.45Mvar，2套共72.9Mvar,補償度30%。每相電容器組並聯有氣吹保護間隙和旁路開關，為限制旁路電流，還設有電抗和電阻並聯的阻尼裝置。在天水秦安變電站和關中湯峪變電站各安裝1套串補裝置。試驗完成後，於1972年6月投入運行。
劉天關330kV線路投運後，解決了當時陝西“停三供四”，拉閘限電等問題。不僅可使陝甘兩省互供電力達到300—400MW，實現豐水季節西電東送，枯水季節東電西送，水火相濟的目的，同時將陝西、甘肅、青海電網連在一起。自從1972年投運以來，其各項指標都達到了先進水平。在該工程的建設中，中國西電集團所屬企業，與其他科研和製造單位通力合作，克服了各種困難，使我國具備了獨立自主研製330kV成套輸變電設備的能力，同時也為集團公司攀登更高電壓等級產品的開發打下了基礎。
來 源：《 中國重大技 術裝備史話 中國輸變 電設備 製造》（整 理 ： 薛曄 ）
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