科技日报记者 朱虹 通讯员 王子玥
6月25日，浙江天台抽水蓄能电站4号机正式投产发电。至此，我国单机容量最大的抽水蓄能电站4台机组全部投产发电。浙江天台抽水蓄能电站共安装4台单机容量425兆瓦的可逆式水轮发电机组，是我国综合研制难度最大的抽水蓄能项目。项目由三峡集团统筹推进，全部机组均由哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司（以下简称哈电电机）研制。
作为世界超高水头抽水蓄能的代表性工程，天台电站刷新多项行业技术纪录，哈电电机通过多项核心创新突破，逐一攻克行业技术壁垒。
首先是水力设计。776米最高扬程下，处在水泵工况的机组内水流流速约为每小时450公里，流量约为每秒66立方米，相当于将一辆重型坦克以超越高铁的速度连续不断地送上259层楼的高度；工况变化时，水流再以同样的速度飞驰下来冲向水轮机。如何在工况频繁转换的过程中保持水流平稳，兼顾机组运行稳定性、效率与过渡过程品质，是行业公认的技术险滩。哈电电机在已有“长＋短”叶片转轮成熟经验的基础上，创新研发了新型“长＋短”叶片转轮，匹配最优导叶数量，既优化了水流在转轮内的流动轨迹，抑制压力脉动，又提升了能量转换效率，从根本上攻克了超高扬程工况的稳定性难题。
电机研发也面临散热与强度双重难题。天台发电电动机转子直径约5米、转动部分重量近600吨，运行时以每分钟500转的高速旋转；极端工况下最大线速度将近每小时700公里，每个磁极都承受着超过2万吨的超高离心力拉扯。机组如何散热，如何在极端工况下依然稳如磐石，都是十分严峻的挑战。
为彻底解决大容量抽水蓄能机组散热难题，早在单机容量400兆瓦的阳江项目中，哈电电机就首创采用“双面冷却”技术，在转子内部构建了一套精密的“通风高速公路系统”，使冷风在磁极内外表面同时快速流动，实现了有限空间内的高效散热。在此基础上，哈电电机结合天台机组结构进一步优化，设计了更精准、更协同的冷却结构，确保冷却风精准、高效，且能兼顾散热与承重。冷却技术优化后，转子线圈整体温度直降10℃，好比给天台“超级充电宝”装上了顶级“空调”。
为了应对极端工况运行、频繁启停、工况切换与负荷变化等对转子结构强度、抗疲劳及长期稳定性提出的严苛要求，哈电电机创新采用新型磁轭结构，并首次将转子磁极“H”级绝缘技术应用于抽水蓄能机组磁极，同步攻克疲劳耐受与绝缘可靠性难题，用组合拳式的创新，让巨型“陀螺”高速旋转稳如磐石。
水头越高，在容量一定的情况下机组和厂房尺寸越小，工程投资相对越省，是世界抽水蓄能技术发展的明确方向。但水头每提升一步，都意味着技术难度呈几何级数增长。该项目的材料工艺触碰了行业天花板。
天台项目额定水头724米，为世界最高。当机组的水泵水轮机全速运转时，过流部件将处在承受超高压力的极端环境中，这给机组的材料强度、结构稳定性提出了近乎极限的要求。项目在引水管路中创新采用1000兆帕级高强钢，并在焊接工艺中成功突破焊接裂纹敏感性、强韧性与强塑性匹配等一系列技术难题，开发出面向严苛环境的超高强钢直流脉冲焊接技术，成功实现1000兆帕级高强钢引水钢岔管首台套示范应用，开创了国内同行业“人无我有，先行先试”的领先局面，相关技术达到国际领先水平。
（图片由受访单位提供）
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