晶閘管的發(fā)展現(xiàn)狀和6英寸晶閘管的開發(fā)

????問：晶閘管在直流輸電中起什么作用？

????答：晶閘管是構(gòu)成換流閥的基本元件。一個換流閥由數(shù)十或數(shù)百只晶閘管構(gòu)成。由于換流閥是直流輸電工程的心臟，直接決定直流工程的最大通流能力和運行電壓。因此單只晶閘管的容量直接影響換流閥的性能。晶閘管不僅具有反向阻斷電流能力，并且在受觸發(fā)開通之前具有正向阻斷電流的能力。同時，給晶閘管控制極通以很小的電流，就能使它在較低的正向電壓下開通，并在陰極－陽極間通過很大的電流。因此晶閘管的作用就是賦予換流閥實現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換的功能。

????問：直流輸電用晶閘管經(jīng)歷了哪些發(fā)展過程？

????答：自從在1967年用2英寸晶閘管閥代替汞弧閥之后，每一次晶閘管面積的擴(kuò)大，都帶來了輸送容量提高、損耗降低、閥結(jié)構(gòu)簡化、可靠性提高的優(yōu)越性。因此隨著直流輸電容量不斷增大和電力電子技術(shù)的進(jìn)步，直流輸電用晶閘管從最初的2英寸發(fā)展到現(xiàn)在的6英寸。

????上世紀(jì)80年代我國自行建設(shè)的舟山和嵊泗高壓直流輸電工程采用2英寸的晶閘管，80年代末建成的葛南超高壓直流工程采用3英寸晶閘管，90年代建成的天廣工程采用4英寸晶閘管。21世紀(jì)初建成投產(chǎn)的首條300萬千瓦三常直流輸電工程開始采用5英寸晶閘管。世界上采用過6英寸晶閘管的只有日本。2000年投運的Kii水道直流工程采用了6英寸晶閘管。

????問：直流輸電晶閘管與其他工業(yè)用晶閘管有何區(qū)別？

????答：直流輸電換流閥是由多個晶閘管串聯(lián)而成的。它與一般工業(yè)用晶閘管的要求不同，有兩個最顯著的技術(shù)特點：第一，要求一個換流閥臂上的器件幾乎要同時開通和同時關(guān)斷，因此對每個器件參數(shù)的一致性要求很高；第二，換流閥一般處于長期運行狀態(tài)，對每個器件的長期可靠性要求很高。為此，直流輸電換流閥用晶閘管的制造工藝必須保證直流輸電用晶閘管的苛刻參數(shù)，要求一致性好、可靠性高，制造工藝穩(wěn)定，工藝設(shè)備的自動化程度要求非常高，從而大大避免人為操作失誤。同時，測試和試驗條件也非常嚴(yán)格，這樣才能保證元件的高質(zhì)量。

????問：為什么要開發(fā)6英寸晶閘管？

????答：研究和開發(fā)6英寸晶閘管對±800千伏、600萬千瓦等級的直流輸電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能影響重大。6英寸晶閘管可以提供更高的短路電流能力，有利于直流系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計；具有更大的過負(fù)荷能力，具有適當(dāng)?shù)陌踩６龋欣谔岣咧绷飨到y(tǒng)的動態(tài)性能和多條直流并聯(lián)運行的穩(wěn)定性、可靠性和安全性；減少晶閘管的數(shù)量、簡化閥結(jié)構(gòu)，有利于提高抗震能力；降低閥的損耗，而且提供更大的散熱面積，有利于冷卻系統(tǒng)的設(shè)計。

????中國在過去直流工程建設(shè)中，每個工程都進(jìn)行了適當(dāng)?shù)募夹g(shù)引進(jìn)工作。到目前為止，中國已經(jīng)建立了比較完整的常規(guī)直流輸電設(shè)備的制造基礎(chǔ)和體系，直流國產(chǎn)化的進(jìn)步和成績要明顯優(yōu)于印度和巴西。實現(xiàn)了以部分市場換取直流輸電技術(shù)的戰(zhàn)略目標(biāo)。隨著特高壓直流輸電的建設(shè)，中國電工制造行業(yè)獲得了技術(shù)超越的機(jī)會。如果能抓住機(jī)遇，依靠政府的支持，以中國的市場為依托，通過集成創(chuàng)新與引進(jìn)技術(shù)消化吸收后再創(chuàng)新相結(jié)合，抓緊進(jìn)行6英寸晶閘管的研究和開發(fā)，在我國建立6英寸晶閘管生產(chǎn)線，則可以在這一重要技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重點跨越，占領(lǐng)技術(shù)制高點。這對中國電力工業(yè)、電工裝備工業(yè)未來的發(fā)展有重要意義；對增加中國在世界的影響將有重要意義。

????問：日本為什么開發(fā)6英寸晶閘管，該生產(chǎn)線現(xiàn)狀如何？

????答：日本上個世紀(jì)90年代曾經(jīng)為Kii水道直流工程生產(chǎn)過6英寸晶閘管。雖然該工程設(shè)計電流只為2800安培，但通過對5英寸、6英寸、7英寸三種晶閘管進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，認(rèn)為6英寸晶閘管是最佳方案。該工程從2000年投運以來狀態(tài)良好。但是由于沒有市場支持，該生產(chǎn)線已經(jīng)改為他用。

????問：研發(fā)6英寸晶閘管的目標(biāo)有哪些？

????答：通過研發(fā)6英寸晶閘管主要實現(xiàn)以下三個目標(biāo)：1.研發(fā)出6英寸直流輸電用晶閘管全套設(shè)計技術(shù)、工藝制造技術(shù)、試驗與測試技術(shù)，建立產(chǎn)品的可靠性保證體系；2.建立完善的封裝測試和試驗手段；3.擁有自主的知識產(chǎn)權(quán)。

????問：研發(fā)6英寸晶閘管需要做哪些工作？

????答：研發(fā)6英寸晶閘管需要做以下3方面的工作：1. 設(shè)計器件所需各種材料參數(shù)、部件加工和試驗條件（包括硅片、管殼、鉬片等），這些新的部件必須全部經(jīng)過研制、試驗和認(rèn)證；2. 通過試驗調(diào)整和優(yōu)化各工藝參數(shù)，工藝流程并經(jīng)過型式試驗認(rèn)證；3. 重新研制新的封裝試驗設(shè)備和全套測試設(shè)備來試驗和測試新的器件。

????問：開發(fā)6英寸晶閘管的市場前景怎樣？

????答：在我國近年興建的±500千伏、3000安培、300萬千瓦常規(guī)直流工程中，都是采用基于5英寸晶閘管的換流閥。

????隨著社會的發(fā)展和環(huán)境的變化，能源基地的集約化開發(fā)、大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送已經(jīng)成為當(dāng)前電力生產(chǎn)和消費的最主要模式。我國僅長江上游的水電基地可開發(fā)裝機(jī)容量就達(dá)9000萬千瓦。列入開發(fā)計劃達(dá)7000萬千瓦，開發(fā)工作已全面展開。而這些電力的主要消納地為華東和華中地區(qū)。經(jīng)過反復(fù)論證和滾動規(guī)劃，考慮系統(tǒng)強(qiáng)度、走廊約束、技術(shù)發(fā)展等邊界條件，國內(nèi)相關(guān)部門已經(jīng)向國家提出金沙江、溪落渡一期工程采用3回±800千伏、4000安培、640萬千瓦特高壓直流輸電工程外送的建議。正如我們在三峽工程中所建設(shè)的±500千伏、300萬千瓦直流工程一樣，一期直流方案將在國內(nèi)形成一個標(biāo)準(zhǔn)的電壓等級和規(guī)模，對大規(guī)模的應(yīng)用有極大的經(jīng)濟(jì)意義和工程價值。

????從國際上看，在巴西亞馬遜河盆地、非洲剛果河流域、印度東部等將陸續(xù)出現(xiàn)大規(guī)模的能源基地，這些能源基地距離負(fù)荷中心一般都超過1500公里，都在積極論證采用±800千伏、輸送容量為600萬千瓦的直流輸電方式。發(fā)展更大規(guī)模的直流輸電技術(shù)在世界范圍內(nèi)有巨大的應(yīng)用空間和市場。