12月18日，国家电网金上—湖北±800千伏特高压直流输电工程（以下简称“金上—湖北工程”）建成投运。

该工程是特高压直流首次深入川藏高原腹地，将金沙江上游的清洁能源从1900公里外“打捆”闪送至湖北大冶换流站。面对高海拔、地形复杂等挑战，工程人员勇闯技术“无人区”，推动多项科技创新成果落地应用，实现了核心装备与工程技术从“有”到“优”的跨越。

革新：让巨型电力枢纽拥有“分身术”

亿万年的地质演变，造就了横断山脉的独特地貌。穿过横断山脉的金沙江蓄积着巨大的水能。在这里，水电站将水能转化为电能，而换流站则将电能转化为适合远距离输送的直流电。

安放一座常规布局的特高压换流站，至少需要长350米、宽400米的平整场地，但横断山脉地形破碎。2020年，国网经济技术研究院有限公司的选址队伍在大山里地毯式摸排，勘探10个多月都未能找到合适选址地点——低海拔地区的平地人口密集，难以找到整块用地；海拔超过3800米的区域虽有平整场地，但现有特高压设备又无法适应。

面对无处安放的困境，设计团队陷入了僵局。

转机来自成套设计项目经理徐莹在更换一组干电池时的灵感乍现：特高压换流站内4个负责交直流转换的换流器，就像4枚干电池，从理论上讲，将其置于一个盒子里串联可行，拆分成两组用导线串联同样可行！

把换流器两两拆开、分址建设，虽然能缩减单站占地面积，破解场地不足的困境，但也带来了新问题，最大的难题是直流设备的接线拓扑。系统设计，牵一发而动全身。每一处接线，乃至设备布置先后顺序的更改，都会带来大量变动。

徐莹回忆，设计之初首先要回答的是一道道选择题，“比如，换流站一分为二后，两站都有接地需求，接地极线路是分别建设，还是先汇集再统一接地呢？哪种方案更安全，更经济呢？”

因为无先例可循，设计团队只能通过不断计算分析，选出最优方案。

从几条设计路线出发，团队反复打磨两年，先后迭代出二十几套方案。2023年3月，全球首例分址级联技术体系正式诞生。

最终，金上—湖北工程送端换流站被拆分为±400千伏卡麦站和±800千伏帮果站。一条±400千伏直流线路替代多条500千伏交流线路，将两站串联，实现了上下游400公里范围内7座水电站就近接入，不仅节约了工程投资，还降低了对环境的影响。

提速：给电力安全响应系统换上“高速引擎”

如何确保换流站在极端环境下的稳定与安全，是工程师们面临的又一重大挑战。其中最关键的是保护大型充油设备——换流变压器。一旦它发生短路故障，几千甚至上万摄氏度的短路电弧炙烤着器身内百余吨绝缘油，极易引发严重安全事故。

工程师们将目光投向了已经问世超半个世纪的六氟化硫断路器——这是变压器的“空气开关”，能在50毫秒内切断故障短路电流。

“还不够快！”中国电力科学院高压所副总工李志兵组建团队，从断路器的各个分闸步骤入手，探索提速可能。

脱扣装置动作如同“扣动扳机”，是分闸的第一步，按照传统做法，这个过程需要14毫秒。

最初，团队试图通过优化启动线圈来提速，但始终卡在10毫秒。

传统的优化路径已难以实现进一步突破。

“必须寻找新的解决方案！”李志兵在系统分析后意识到，问题的根源在于源头的“力”不够强，才需要一套复杂而迟缓的两级液压油阀来放大它。

一个大胆的构想在他脑中迸发：低压快速断路器的直驱操动机构如同一位“刺客”，力道迅猛，无需任何液压助力，就能直接驱动10千伏的断路器。能不能用这款操动机构，来直驱高压断路器的液压油阀？

构想激动人心，但落地之路布满荆棘。为了将这款机构“嫁接”进高压断路器，李志兵带领团队开启了一场“从0到1”的攻坚战。

他们量身定制线圈构型，开发了能够瞬时提供充沛电能的电容单元，为这位“刺客”配备了更高效的武器；同时创新引入两位三通阀，实现液压动作一步到位。

最终，他们创造了奇迹。经过反复迭代，启动时长直接降至4毫秒！

有了第一个奇迹般的突破后，团队又将目光瞄向其他分闸步骤，与时间赛跑。

4年、10余台样机、数万次试验，团队硬生生从3个步骤中“抠”出25毫秒，研发出满足极端环境要求的快速断路器，将开断时间缩短一半，为设备筑牢了安全屏障。

优化：助设备“瘦身强体”克服高原反应

在海拔3000米的世界屋脊，稀薄的空气如同隐形的“破坏者”，悄然削弱着设备的绝缘防线，电气设备也因此患上“高原反应”。

为了应对这一挑战，设计团队不得不为设备“增肌壮骨”，研制全系列高海拔专用设备。例如，两座换流站的500千伏断路器，均选用了绝缘水平达750千伏的套管，直流场设备额外延长了一米绝缘距离，显得格外壮硕。

然而，按海拔修正系数放大设备外绝缘尺寸并非应对“高反”的万能钥匙。面对换流阀等复杂的结构，它便力不从心。

每个换流阀由6个阀组件、数十个晶闸管组成，每个晶闸管还要配套电容电阻、控制模块和冷却模块等附件。高海拔影响每一种元器件的绝缘性能；密集的宇宙射线也威胁着晶闸管的可靠性。此外，一片晶闸管价格不菲，经济性也得考虑。这让换流阀的设计成了一场走平衡木的考验。

现有的试验标准、校正参数和模拟软件与3000米以上的环境是否适配？这个问题之前尚无人突破，自然无法给出肯定答案。

设计团队一头扎进位于青海和西藏的高海拔特高压实验室里，开展真型实验，反复打磨数据。

海拔3000米时，晶闸管的耐受电压下降27.4%，修正系数为1.377；闪络电压下降23.4%，修正系数1.305……最终，团队从实验中得出结论：帮果站每个阀组用84片晶闸管为宜。“我们甚至实现了8%的晶闸管数量压减，将设备稳定可靠性和精益化设计推到了极致！”徐莹难忘完成设计时的激动。

党的二十届四中全会提出，加快建设新型能源体系。持续提高新能源供给比重，推进化石能源安全可靠有序替代，着力构建新型电力系统，建设能源强国。

“金上—湖北工程通过一系列科技创新，打破了特高压直流输电的‘海拔魔咒’，在雪域高原架起了一条‘电力天路’。”国网四川省电力公司直流分公司金上运维站副站长周立龙说，“目前，运维团队正在探索帮果站遥控卡麦站的远程集控运维模式，提升运维效率，为未来特高压深入青藏高原腹地积累经验。”