中国掌握换流变压器设计制造技术的进程
2020-09-09
换流变压器是直流输电系统*重要的设备之一，它不仅参与了换流器的交流电与直流电的相互变换，而且还承担着改变交流电压数值、抑制直流短路电流等作用。我国掌握换流变压器设计制造技术应该归功于三峡工程的建设。
三峡工程是起点
三峡电网是三峡工程的三大组成部分之一，承担着三峡电力外送的重要任务，要使机组发电“送得出、落得下、用得上”。
原设计送电能力为华中12000 MW，华东7200 MW、川渝2000MW。三峡电网共建500kV线路9100km，其中交流输电线路总长度6900km，直流输电线路总长2200km，交流变电容量24750MVA，直流换流站容量12000MW。
2002年起调整为：交流线路55个单项，线路总长6519km，交流变电33个单项，变电容量22750MVA，直流工程总计3个单项，线路3条，总长2965km，换流站6座总容量18000MW。
建设安排分三个阶段：*阶段1997～2003年关键是建三峡*常州直流输电工程，并保证500kV交流工程配套送出，并加强鄂豫、鄂湘、鄂赣联网。*阶段2004～2006年关键是建三峡*广东直流输电工程，保证左岸电站发电送出，建设相应交流工程，第三阶段2007～2010年确保右岸电站发电送出，关键是建三峡*上海直流工程，并保证500kV交流工程配套送出。实际执行结果第三阶段已于2007年提前结束，整个三峡输变电工程2008年12月20日通过国务院验收，动态投资343.87亿元。
三峡电站的建成，我国犹如抱上了一个金娃娃。三峡3条直流线路的建成，使中国成为世界上*个直流输电大国，并基本上学会自行设计、制造、建设、调试及运行。在资源配备上也以充沛的绿色水电供应缺电严重的苏粤沪。
单从输电的业绩来看，一条三峡到广东的超高压直流输电线可年送电量140亿kWh左右，而晋东南到荆门的特高压输电线运行一年来输送电量仅91亿kWh。由此看来直流输电效率要比交流输电高，其中换流变压器功勋*。
我国掌握换流变压器技术的过程
从20世纪80年代我国先后引进法国阿尔斯通公司和日本日立公司交流500kV大型电力变压器的设计制造技术，并通过技术合作和项目合作等方式学习了借鉴了瑞典ABB、德国西门子、日本三菱、东芝、乌克兰扎布罗日变压器厂、奥地利伊林等国外主要变压器制造企业的设计制造技术，已经形成了自己的大型变压器设计、制造和开发能力，80年代初我国制造出*台500kV变压器。
三峡工程开建前，我国并不具备三峡直流工程换流变压器的设计制造能力。为使国家重大装备制造的核心技术不再受制于别人，三峡建委决定三峡直流工程设备实行国际采购，并制定了“技贸结合、技术引进、联合设计、合作制造”的技术路线，运用国际招标的方式引进关键技术后消化吸收再创新，逐步实现我国换流变压器的国产化，同时选择我国*具优势的沈阳变压器厂和西安变压器厂作为引进技术的受让方。
在招标文件的编制阶段，国务院专门设立了技术转让组，国内制造厂参加，并根据其自身的技术和产品需求，列出量身定衣的采购清单，以此作为国际招标的主要内容，同时组织国内相关专家评估外商技术转让的深度，并把评估结果作为评标的重要指标。在招标设计中，将国外供货商向国内企业转让关键技术作为必要条件，不仅要求转让图纸，还要将相关设计软件和管理理念等全部转让，使国内企业能够独立进行换流变压器的制造。
招标文件中明确了三个必须：一是投标者对供货设备的经济和技术负全部责任，必须与中国有资格的企业联合设计、合作制造；二是投标者必须向中国制造企业转让技术，并培训中方；三是中国制造企业分包份额不低于总价合同的30%（三常线）、50%（三广线）、70%（三沪线），必须由中国制造企业为主制造4台（三常线）、8台（三广线）、14台（三沪线）换流变压器。
在三峡*条线三常线的招标过程中，经过严谨、科学、公正的态度，历时40天的评标，确定ABB公司和西门子公司中标，合同总金额为4.2亿美元，其中包括制造技术转让费1527万美元。同时签署的还有直流技术转让费和合作生产合同，融资协议总金额5.06亿美元。
具体来说三峡送端龙泉站设备全系统研究与设计、受端政平换流站设备（除换流变压器）由瑞典ABB总承包，政平站换流变压器由西门子公司承包。
西变和沈变分别为ABB和西门子公司的分包单位，两单位在原已掌握500kV大型电力变压器技术的基础上，通过消化吸收引进技术，掌握了电气原理，结构设计与计算方法，完成计算程序及图样的转化，采购了*的工艺设备，实现了工艺方法的更新和调整，并结合本企业成熟经验，加以创新，分别制造出合格换流变压器样品。产品技术经济指标*，性能优良，运行情况良好，填补了国内空白，达到了国际*水平，然而售价却有一定幅度的下降。
西变合作生产三常线送端龙泉换流站±500kV单相双绕组、容量297.5MVA的换流变压器（其中Y/Y联结和Y/D联结各一台）；沈变合作生产三常线政平换流站±500kV单相双绕组、容量283.7MVA的换流变压器（其中Y/Y联结和Y/D联结各一台）。*这样我国仅用五年时间赶上了与发达国家±500kV换流变压器相差二十三年的差距。
2006年国家电网公司根据国情提出要建设±800kV特高压直流输电线路，因为一回特高压直流线路可输送电力64000MW，是±500kV级直流线路输送能力的2倍，线路损耗可降低约60%，输电距离可达2500km。但高端换流变压器（指±800kV级及±600kV级）制造难度较大，尚需得到国外厂商的协助。
国家发改委曾电告有关厂商，西门子、ABB公司闻风而动，先期做出概念设计，并通过有关试验，验证了技术上的可行性。其中云广线*难制作的换流变压器单台容量为800kV252MVA单相双绕组，向上线则为800kV321MVA。与三峡项目不同，这次由我方总承包，但仍采用“技贸结合、技术引进、联合设计、合作制造”的技术路线。
云广线项目综合国产化率达到62.9%。向上线2010年7月8号双极投运综合国产化率又稍有提高*67%，充分说明我国已掌握±800kV换流变压器的制造技术。
直流工程一般依赖于大型水、火电基地。目前我国十三大水电基地中，黄河上游、乌江、红水河已开发过半；正在积极开发全沙江、雅砻江、大渡河、澜沧江；怒江因环保人士有争议暂时搁置；黑龙江中俄界河，因俄方电力过剩，经济实力缺乏，不能积极配合中方，前期工作进度缓慢。
火电基地中皖北、黑东、云贵已开发过半，今后则将依赖山西、陕北、宁东、蒙西、锡盟、呼盟、哈密等火电基地。电力传输基地离受端发达地区的距离已由原1000km左右扩展到2000km左右，非依赖超高压和特高压直流远距离输电工程不可。
三峡电网是三峡工程的三大组成部分之一，承担着三峡电力外送的重要任务，要使机组发电“送得出、落得下、用得上”。
原设计送电能力为华中12000 MW，华东7200 MW、川渝2000MW。三峡电网共建500kV线路9100km，其中交流输电线路总长度6900km，直流输电线路总长2200km，交流变电容量24750MVA，直流换流站容量12000MW。
2002年起调整为：交流线路55个单项，线路总长6519km，交流变电33个单项，变电容量22750MVA，直流工程总计3个单项，线路3条，总长2965km，换流站6座总容量18000MW。
建设安排分三个阶段：*阶段1997～2003年关键是建三峡*常州直流输电工程，并保证500kV交流工程配套送出，并加强鄂豫、鄂湘、鄂赣联网。*阶段2004～2006年关键是建三峡*广东直流输电工程，保证左岸电站发电送出，建设相应交流工程，第三阶段2007～2010年确保右岸电站发电送出，关键是建三峡*上海直流工程，并保证500kV交流工程配套送出。实际执行结果第三阶段已于2007年提前结束，整个三峡输变电工程2008年12月20日通过国务院验收，动态投资343.87亿元。
三峡电站的建成，我国犹如抱上了一个金娃娃。三峡3条直流线路的建成，使中国成为世界上*个直流输电大国，并基本上学会自行设计、制造、建设、调试及运行。在资源配备上也以充沛的绿色水电供应缺电严重的苏粤沪。
单从输电的业绩来看，一条三峡到广东的超高压直流输电线可年送电量140亿kWh左右，而晋东南到荆门的特高压输电线运行一年来输送电量仅91亿kWh。由此看来直流输电效率要比交流输电高，其中换流变压器功勋*。
我国掌握换流变压器技术的过程
从20世纪80年代我国先后引进法国阿尔斯通公司和日本日立公司交流500kV大型电力变压器的设计制造技术，并通过技术合作和项目合作等方式学习了借鉴了瑞典ABB、德国西门子、日本三菱、东芝、乌克兰扎布罗日变压器厂、奥地利伊林等国外主要变压器制造企业的设计制造技术，已经形成了自己的大型变压器设计、制造和开发能力，80年代初我国制造出*台500kV变压器。
三峡工程开建前，我国并不具备三峡直流工程换流变压器的设计制造能力。为使国家重大装备制造的核心技术不再受制于别人，三峡建委决定三峡直流工程设备实行国际采购，并制定了“技贸结合、技术引进、联合设计、合作制造”的技术路线，运用国际招标的方式引进关键技术后消化吸收再创新，逐步实现我国换流变压器的国产化，同时选择我国*具优势的沈阳变压器厂和西安变压器厂作为引进技术的受让方。
在招标文件的编制阶段，国务院专门设立了技术转让组，国内制造厂参加，并根据其自身的技术和产品需求，列出量身定衣的采购清单，以此作为国际招标的主要内容，同时组织国内相关专家评估外商技术转让的深度，并把评估结果作为评标的重要指标。在招标设计中，将国外供货商向国内企业转让关键技术作为必要条件，不仅要求转让图纸，还要将相关设计软件和管理理念等全部转让，使国内企业能够独立进行换流变压器的制造。
招标文件中明确了三个必须：一是投标者对供货设备的经济和技术负全部责任，必须与中国有资格的企业联合设计、合作制造；二是投标者必须向中国制造企业转让技术，并培训中方；三是中国制造企业分包份额不低于总价合同的30%（三常线）、50%（三广线）、70%（三沪线），必须由中国制造企业为主制造4台（三常线）、8台（三广线）、14台（三沪线）换流变压器。
在三峡*条线三常线的招标过程中，经过严谨、科学、公正的态度，历时40天的评标，确定ABB公司和西门子公司中标，合同总金额为4.2亿美元，其中包括制造技术转让费1527万美元。同时签署的还有直流技术转让费和合作生产合同，融资协议总金额5.06亿美元。
具体来说三峡送端龙泉站设备全系统研究与设计、受端政平换流站设备（除换流变压器）由瑞典ABB总承包，政平站换流变压器由西门子公司承包。
西变和沈变分别为ABB和西门子公司的分包单位，两单位在原已掌握500kV大型电力变压器技术的基础上，通过消化吸收引进技术，掌握了电气原理，结构设计与计算方法，完成计算程序及图样的转化，采购了*的工艺设备，实现了工艺方法的更新和调整，并结合本企业成熟经验，加以创新，分别制造出合格换流变压器样品。产品技术经济指标*，性能优良，运行情况良好，填补了国内空白，达到了国际*水平，然而售价却有一定幅度的下降。
西变合作生产三常线送端龙泉换流站±500kV单相双绕组、容量297.5MVA的换流变压器（其中Y/Y联结和Y/D联结各一台）；沈变合作生产三常线政平换流站±500kV单相双绕组、容量283.7MVA的换流变压器（其中Y/Y联结和Y/D联结各一台）。*这样我国仅用五年时间赶上了与发达国家±500kV换流变压器相差二十三年的差距。
2006年国家电网公司根据国情提出要建设±800kV特高压直流输电线路，因为一回特高压直流线路可输送电力64000MW，是±500kV级直流线路输送能力的2倍，线路损耗可降低约60%，输电距离可达2500km。但高端换流变压器（指±800kV级及±600kV级）制造难度较大，尚需得到国外厂商的协助。
国家发改委曾电告有关厂商，西门子、ABB公司闻风而动，先期做出概念设计，并通过有关试验，验证了技术上的可行性。其中云广线*难制作的换流变压器单台容量为800kV252MVA单相双绕组，向上线则为800kV321MVA。与三峡项目不同，这次由我方总承包，但仍采用“技贸结合、技术引进、联合设计、合作制造”的技术路线。
云广线项目综合国产化率达到62.9%。向上线2010年7月8号双极投运综合国产化率又稍有提高*67%，充分说明我国已掌握±800kV换流变压器的制造技术。
直流工程一般依赖于大型水、火电基地。目前我国十三大水电基地中，黄河上游、乌江、红水河已开发过半；正在积极开发全沙江、雅砻江、大渡河、澜沧江；怒江因环保人士有争议暂时搁置；黑龙江中俄界河，因俄方电力过剩，经济实力缺乏，不能积极配合中方，前期工作进度缓慢。
火电基地中皖北、黑东、云贵已开发过半，今后则将依赖山西、陕北、宁东、蒙西、锡盟、呼盟、哈密等火电基地。电力传输基地离受端发达地区的距离已由原1000km左右扩展到2000km左右，非依赖超高压和特高压直流远距离输电工程不可。