哈郑、溪浙特高压直流工程的一次设备监造实践与创新

阮 芹（国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司， 湖北 武汉 430074）

0 引 言

直流输电是世界上电力大国解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。迄今为止，我国在运行的和在建的特高压直流工程共 14 项，累计换流容量2.2×105MW，总输电能力 1.106×105MW，输送电量中80% 以上为清洁能源。

哈密南—郑州 ±800 kV 特高压直流工程(以下简称“哈郑工程”)是“十二五”期间国家电网公司实现“疆电外送”的首个特高压项目。工程起点在新疆哈密南部能源基地，落点在河南郑州；途径新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南六省(自治区)。溪洛渡—浙江金华 ±800 kV 特高压直流工程(以下简称“溪浙工程”)是国网公司投资建设的又一条连接我国西南水电基地和东部负荷中心的清洁能源大通道。工程起于宜宾双龙换流站，止于浙江金华站；途经四川、贵州、湖南、江西、浙江五省。哈郑工程和溪浙工程由我国自主设计、制造和建设，设备国产化率达到80% 以上，是 ±800 kV 直流输电的标准化示范工程。溪浙特高压直流工程在世界上还首次实现单回路 8×103MW 满负荷和 8.4×103MW 过负荷试运行，首次实现了高端换流变自主研发和设计制造，标志着 ±800 kV 输电技术进入规模化应用阶段。

国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司(以下简称“武汉南瑞”)受国家电网公司委托，于 2012 年 12 月和2013 年 2 月先后承接两个工程主设备的监造工作。哈郑工程设备监造涉及 8 个制造厂，设备范围包括：联络变、站用变、并联电抗器、避雷器、电流互感器、电压互感器、阀厅接地开关、直流场隔离接地开关、国外成套直流场设备。溪浙工程设备监造涉及 5 个制造厂，设备范围包括：换流变、瓷柱式断路器、交流隔离接地开关等。

1 哈郑、溪浙工程设备监造面临的难点

两项工程不仅需要攻克主设备制造、电气和机械应力、温升散热和大件运输等一系列关键技术问题，而且还需要满足哈郑工程设备在西北地区高温严寒、大温差、大风沙、强辐射等严苛条件下，以及溪浙工程设备在地质和气候条件复杂及途经重度冰区的不利环境条件下仍能安全可靠运行的要求。设备质量直接关系到后期工程的“安、稳、长、满、优”运行，其监理工作责任重大，必须自始至终全过程按程序、按标准规范地进行。

作为监造单位，武汉南瑞首次承担国网公司特高压直流工程的设备监造任务。工程创新多、设备种类多、生产工艺复杂、工期长，其中还涉及境外设备厂家的关键点见证，对监造单位的人员专业技能、组织架构及质量管理体系运行的成熟度提出了严峻考验。

两个工程战线长、工期紧、任务重，而且生产高峰期有一定的重叠，需要监造人员关注更多的关键点和重要工序，把控见证的顺序和轻重缓急，以确保设备质量和工期[1]。两个工程对主设备也提出了特殊要求。例如，哈郑工程要求平波电抗器温升试验按例行试验考核，预埋热电偶或光纤测量绕组和与绝缘部分接触接近的其他金属部件的温升；要求 750 kV 联络变铁芯绑扎强度比常规产品提高 15%～20%；要求开关类设备汇控柜具有双重保温结构，并进行覆冰和沙尘相关试验；要求 750 kV 避雷器具有抗低温的密封结构，选用抗风沙磨损能力强的套管，采用强附着力的专用漆等。溪浙工程要求低端换流变有载分接开关采用流速继电器或压力继电器，冷却器每台潜油泵及风扇电机装设独立的电源空气开关；要求 550 kV SF6 断路器具备双跳闸线圈机构，并选取一相与 F236 选相合闸装置在厂内进行联调试验。

2 监造前期准备

武汉南瑞领导高度重视监造工作，成立了以监造办公室为指挥中心、项目经理及总监统一指导管控、行业内知名专家进行技术支撑的监造机构，并抽调专业基础扎实、有多年特高压交流监造经验的人员组建了监造队伍，邀请资深监造师对项目参与人员进行业务培训。针对设备电气结构特点，哈郑工程分别成立了 4 个驻厂监造组和 4 个关键点见证监造组；溪浙工程分别成立 2 个驻厂监造组和 1个关键点见证监造组。监造组织机构如图 1 所示。

图 1 监造组织机构图

监造项目组自中标后就配合国网公司组织召开设计联络会和冻结会，重点留存厂家投标文件、供货合同和会议纪要，全面掌握设备最新设计变更情况和业主要求，并组织专人编制专项监造大纲及实施细则，明确和细化监造工作的关键环节和控制要点。提前联系各厂家技术及管理负责人，索要生产安排计划和质量管控专项措施，为后期监造过程中对比生产关键点、工期差异，以及业主、厂家和监理三方的顺利沟通打好基础。监造项目代表积极参与国网直流部召开的监造培训会。入厂前，武汉南瑞对此次项目的参与人员在公司内部开展多轮业务培训，确保监造任务清晰和执行有序。

3 监造实施

各监造组入厂后立即召开监造启动会议进行技术交底，说明监理的意图和工作的程序方法，邀请业主代表参会，确定三方信息沟通方式与渠道。审查制造厂资质和体系文件，审查生产环境、加工设备和工艺能力的符合性，审查人员资质及配置情况、业绩及测量工具和仪器仪表是否在有效期内[2]。

3.1 关键原材料和组部件的质量管控和延伸监造

监造组对重要原材料和组部件(如电磁线、套管、开关、冷却器、硅钢片、绝缘纸板、成型绝缘件)的进厂过程进行仔细核查。主要是核查型号、规格、质量证明书或出厂试验报告是否符合技术协议和合同的要求，同时检查厂家的入厂验收报告。验收合格之后才能用于工序，并填写相关的见证表。重要的原材料和组部件将R点见证方式变更为 H 点见证方式，以加强质量管控。例如，由于低端换流变冷却器采用无缝钢管结构，为了考核钢管硬度和几何精度是否满足胀管工艺要求，监造人员在其装于换流变后多次见证渗漏检测的过程，确保弹性回复时不发生渗漏。在监造过程中，当出现变压器用硅钢片、纸板筒/线圈端圈用纸板和瓷柱式断路器用支柱套管、避雷器用绝缘拉杆及压板端盖不符合技术协议要求的情况时，监造人员立即发出联系单要求厂家停工并上报业主；责令厂家按照协议要求，重新采购原材料再次生产或待厂家得到业主正式的书面批准文件后，方可允许复工。

针对质量攸关的外协件，监造组采取亲临外协厂延伸监造的方式。例如，在工程中，对某开关厂承制的 816 kV直流开关用瓷式绝缘子更换为复合绝缘子，业主要求重新进行相关机械及电气性能试验。监造组特派专人前往西安高压电器研究院全程见证阀厅开关雷电冲击试验和操作试验。

3.2 生产工艺严格管控

工作开展过程中，监造人员严格按照厂家投标文件、技术协议及实施细则现场监督生产人员进行设备生产。驻厂监造以换流变为例，对绝缘件加工、油箱及夹件加工、铁芯制作、线圈制作、线圈干燥、器身装配、总装配等重点工序，予以全程见证。关键点监造以隔离接地开关为例，监造工程师分别对原材料检验、动静触头装配、主刀接地刀组装、导电回路装配、底座装配、单极柱装配、操作机构装配、三相调试、传动连接装配等关键工序，进行了抽查和现场见证。

对于生产过程中出现的普通质量问题，督促厂家及时处理整改。例如，监造师发现某换位垫块由于冲制后采用手工粘牢压紧的方式导致毛刺较多时，要求厂家使用木沙子和吸尘器进行清理。对于较为严重的质量问题，监造组发出工作联系单，责令厂家给出书面原因分析报告、详细解决方案及后续预防措施。例如，监造组检查发现某已绕制完成的换流变线圈，其部分线饼幅向尺寸偏大导致外撑条难以固定。发出联系单后，厂家采取了多项整改及预防措施：① 若已完成线圈出现幅向超过油道垫块外沿，则去薄外撑条厚度；② 在后续绕制过程中，加强线饼的拉紧操作；③ 增加纸绑带绑扎。整改后跟踪发现，线圈幅向尺寸得到了有效控制。若出现重大质量问题，监造人员立即向办公室报告，发出停工令并上报业主。例如，某厂家承制的溪浙工程一批次 550 kV 断路器，在未通知监造人员到厂的情况下进行了耐压试验。武汉南瑞立即下发停工令，要求此批产品不得出厂，并在监造方的全程见证下再次进行耐压试验；厂家承诺后续试验提前一周通知并向监造方提供出厂试验方案及时间安排。

在进度方面，监造组认真梳理设备生产过程中各制作工序的平均耗时，定期核对制造厂制定的生产计划是否符合实际且满足交货期。一旦发现滞后则要求厂家合理赶工，规避工期风险。

3.3 开展抽检及隐患排查

根据国网公司开展产品质量监督的规定，除驻厂监造、关键节点现场见证和配合业主进行定期巡检外，在哈郑工程和溪浙工程中，武汉南瑞还委托电力工业电气设备质量检验测试中心、机械工业电工材料及特种线缆产品质量监督检测中心、湖北省冶金材料分析测试中心有限公司等一批有资质的第三方机构，积极开展原材料、生产制造、试验等工序的抽样检测工作。例如：抽取电抗器用硅钢片进行铁损、磁感应强度测量；抽取避雷器电阻片进行能量耐受试验及大电流冲击耐受试验；对瓷柱式断路器的SF6 气体进行质量分析；抽取一台联络变进行例行试验、型式试验和特殊试验的全程跟踪等。

另一方面，监造方积极开展隐患排查，有针对性地做好风险识别，降低质量隐患。例如，针对换流变的排查内容包括：冷却器宜具备就地手动强制启动的功能；采用胶囊油枕，配置检测胶囊泄露的装置；储油柜应与本体一同抽真空，避免变形及胶囊破裂。针对断路器的排查内容包括：加强进厂绝缘拉杆、盆式绝缘子等组附件的质量检验，工装套管要定期进行解体清理；敞开式断路器机构箱应全密封，避免内部积水。

增加抽检及隐患排查手段后，有利于监督厂家的设备技术性能参数达到技术协议要求，促进厂家持续改进制造工艺，提高出厂试验一次通过率，提高入网设备产品质量。

3.4 编制典型案例分析手册

直流工程是一个开创性的技术领域。为了总结经验、提高监造水平，武汉南瑞配合业主每季度针对发生频率高、具有代表性的质量问题编制了哈郑工程和溪浙工程的典型案例分析。通过“以案示法”的方式，将质量问题按照问题描述、照片展示、原因分析、处理措施、处理结果和预防建议的内容分类编制成册，供监造人员学习讨论，为在后续工程设备监造中的某些薄弱环节加强质量管控提供借鉴。

3.5 信息报送

哈郑工程和溪浙工程监造项目设备种类多、跨时长，为了方便业主对设备质量、进度、合同履行等方面有一个全面的掌控，武汉南瑞采取包括日报、周报、月报和紧急汇报的形式，向业主汇报工作情况。当出现异常突发事故时，确保业主、厂家和监造方之间的信息畅通、及时和准确[3]。监造人员详细、真实地记录每一台、每一批次设备的生产情况，编制质量见证表，保证每一台设备从开工到发运的关键工序都有据可查。

武汉南瑞在哈郑工程中向设备生产厂家发出监造联系单23份，上报业主汇总周报 35 期，监造月报 8 期，抽检月报7期，第三方抽检报告 9 份；在溪浙工程中向设备生产厂家发出监造联系单 35 份，上报业主汇总周报 43 期，监造月报 11 期，抽检月报 9 期，第三方抽检报告 7 份。

4 结 语

在监造工作的开展过程中，武汉南瑞不断改进和创新工作方式和方法，完善管理体系，保持与业主、设备制造厂的有效沟通和协调。经过项目全体人员的共同努力，最终哈郑工程和溪浙工程设备分别于 2013 年 9 月和 2014 年8 月全部发运出厂，完全满足工程对设备质量和工期进度的要求。不仅设备监理工作顺利通过业主考核，而且形成了特高压直流工程主设备监造项目管理的长效机制。