获奖项目：±800kV特高压直流输电换流阀关键技术及应用

　　主要完成人：汤广福（国网智能电网研究院)，查鲲鹏（中电普瑞电力工程有限公司)，邱宇峰（国网智能电网研究院)，崔翔（华北电力大学)，贺之渊（国网智能电网研究院)，魏晓光（国网智能电网研究院)

　　推荐单位：北京市

　　获奖等级：国家技术发明奖二等奖

　　项目简介：

±800kV 特高压直流输电技术是当今世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远的先进输电技术。换流阀是实现电能交直流转换的核心装备，是直流工程的“心脏”，其核心技术长期被三家跨国公司垄断。我国自20 世纪70年代末开始组织攻关，但一直未能掌握换流阀自主化设计与制造关键技术，这成为制约我国“西电东送”战略实施的瓶颈。

在国家973 计划、自然科学基金、科技支撑计划和北京市重大科技专项等研究课题的支持下，经过八年自主创新，形成了如下主要技术发明：

①发明了双列对称式换流阀塔结构。建立了换流阀塔电、磁、机械及流体多物理场耦合分析模型，发明了双列对称式换流阀塔结构、多跨混合构架式阀模块结构、冷却管路迎流锥面等电位钳制技术等，解决了特高压大容量换流带来的阀塔局部放电、位移约束、温升控制等难题，其整体局部放电小于10pC，国内首次实现了换流阀塔的自主设计。

②发明了晶闸管串联宽频均衡技术。建立了换流阀集成宽频分析模型，发明了百余支晶闸管串联的杂散参数主动调控、开通暂态非线性参数配合、关断恢复电压过冲抑制等技术，解决了换流阀开关暂态过程及雷电与陡波冲击电压作用下晶闸管串联的应力均衡难题，全工况下电压不均衡度均小于5%，国内首次实现了高压晶闸管规模化串联宽频均衡的自主设计。

③发明了高可靠性换流阀控制技术。提出了序列脉冲双冗余晶闸管驱动控制方法，发明了主动过电压阈值自适应调节保护技术、前置模拟滤波宽频域高精度电压测量技术、复加时间窗标识信息交互编解码技术。在150kA/m 脉冲磁场和100V/m 吉赫兹强电磁环境下，实现了晶闸管的可靠驱动、保护及状态监测。

④发明了多源复合等效试验技术。针对换流阀高压大电流开关过程中的电压（电流）及其变化率、热等多应力综合特性模拟难题，提出了宏观运行特征与微观失效机理结合的试验等效性分析方法，发明了多应力源微秒级复合注入技术，建立了换流阀综合试验评价体系，开发了世界参数最高、功能最全的换流阀试验平台，填补了我国在该领域的空白。

基于上述发明，研制成功我国首个自主知识产权的A5000 型±800kV 换流阀，2012 年在世界首条±800kV/7200MW 锦屏至苏南工程中示范应用，并推广应用于哈密至郑州等7 条更大容量特高压直流工程，并成功中标巴西美丽山II期特高压直流工程，使我国换流阀高端装备步入世界前列，中国电机工程学会组织鉴定认为“综合技术水平国际领先”。以上投运的国内工程每年可向我国东部地区输送电量1800 亿度，减少排放二氧化碳1.4 亿吨。截止2015 年，依托本项目已实现新签合同35.27亿元，近三年新增销售收入17.43 亿元，利润7.39 亿元。

该项目成果获北京市科学技术一等奖1 项，中国专利优秀奖3 项；授权发明专利103 项（含美国发明4 项）；发表SCI/EI 论文78 篇；出版学术著作3 部；制订国家标准4 项。

专家现场指导

实验室运行试验装置

实验室绝缘试验

锦屏工程外景

锦屏工程换流阀