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            实现超、特高压出线装置自主化研制
            时间:2019-01-22 来源:国家电网报 作者:王琳

              

              【项目小档案】

              项目名称:超、特高压变压器/电抗器出线装置关键技术及工程应用

              主要参与单位:中国电力科学研究院有限公司,泰州新源电工器材有限公司,常州市英中电气有限公司,保定天威保变电气股份有限公司,西?#21442;?#30005;变压器有限责任公司,西安交通大学,特变电工沈阳变压器集团有限公司

              项目简介:我国是世界上电力变压器/电抗器制造和应用第一大国,出线装置作为其中唯一未实现国产化的核心组件,曾长期依赖进口。项目组历时8年,研制成功330~1000千伏全系列出线装置,使超高压出线装置及绝缘材料全面替代进口,特高压变压器/电抗器自主化率达到100%,已在7回特高压工程、国内外42回超高压工程以及高铁工程中得到应用,部分产品出口至美国、加拿大等国,大大提升?#23435;?#22269;电力装备制造水平。

              不能让核心技术受制于人

              超、特高压变压器/电抗器是电网的关键设备,其中,出线装置由于多物理场协同优化、绝缘材料研制等技术难以突破,是唯一未实现国产化的核心组件。

              日前,由中国电科院牵头实施的“超、特高压变压器/电抗器出线装置关键技术及工程应用”项目获得2018年度国家科学技术进步奖二等奖。项目负责人李金忠介绍:“长期以来,由于基础研究、结构设计、材料配方?#22270;?#24037;工艺等因素限制,国内无法制造具有足够机械和电气强度的出线装置。自1979年我国建设第一回500千伏平武超高压输电工程起,出线装置一直依赖进口,成为制约我国超、特高压技术发展的瓶颈。”

              为了改变核心技术与工程建设受制于人的?#32622;媯?#22269;务院将“1000千伏特高压交流输变电成套设备的研制,全面掌握500千伏交直流和750千伏交流输变电关键设备制造技术”列为国家重点科研任务,超、特高压出线装置研发被明确列入《国务院关于加快振兴装备制造?#26723;?#33509;干意见》《中国制造2025》。

              攻克关键技术难题

              项目组依托国家科技支撑计划、火炬计划等,将科技创新和产品研发紧密结合,对出线装置关键技术进行产学研联合攻关,实现了一系列自主创新。

              “出线装置结构尺寸紧凑,电场集中且非对称,同时还要承受器身传导振动等多应力作用,绝缘和机?#21040;?#26500;可靠性设计?#35759;确?#24120;大。”项目组技术专家、保变电气刘东升介绍说,“项目研究前我国没有超、特高压出线装置设计经验,项目组从零开始,建立超、特高压出线装置的电、磁、力多物理场分析模型,通过大量细致的基础理论研究及仿真分析,最终形成油纸绝缘结构与电极形?#30784;?#23610;寸的设?#21697;?#26696;。”

              由于机械和电气性能要求高,超、特高压出线装置制造需使用8毫米超厚绝缘纸板及成?#22270;?#27492;前,国产绝缘纸板厚度最大为5毫米,密度低,强度差。由于?#23435;?#25645;配及形态控制技术不足,国内厂?#39029;?#26399;以来不具备生产高端电力设备用高密度厚绝缘纸板的能力。项目组技术专家泰州新源电工高步林介绍:“纸板制造中,提高密度可增强纸板的机械强度,但吸?#25176;?#20250;随之?#26723;停?#23548;致电气强度下降,纸板机械和电气性能的协同提升是整个行?#26723;?#38590;题。提高纸板厚度时,由于?#23435;?#38388;结合力不足,5毫米及以上超厚纸板极易分层,解决以上问题?#35759;?#24456;大。”

              项目组通过大量的?#23435;?#24494;观形态分析和工艺方法试验研究,掌握了纸板中木浆?#23435;?#24418;态配合与?#23435;?#20043;间结合力、密度、吸?#25176;?#30340;变化规律,提出新?#25237;?#27974;料配方和磨浆工艺,使浆?#29616;?#30340;?#23435;?#24418;态得到了有效控制,提高了纸板密度,并?#19994;?#21644;了纸板密度和吸?#25176;?#20043;间的矛盾。项目组研制的高密度绝缘纸板较国产常规纸板厚度增加60%,密度增加14%,吸?#25176;?#22686;加10%,较进口产品电气强度提高约5%、机械性能提高7%以上。

              此外,项目组技术专家孙建涛介绍,国外出线装置无单独进行电气性能试验考核的方法和手段,装置通过与变压器/电抗器本体组装后,利用整体试验项目间接进行检验,考核不?#32454;瘛?#35797;验期间出线装置一旦发生放电,将对设备本体造成损伤,经济损失巨大,因?#32032;?#39035;解决出线装置独立试验的难题。

              基于以上问题,项目组通过研究复杂油纸绝缘结构局部放电规律,发明了多层油隙球型均压结构,模拟出线装置与变压器/电抗器本体连接时的电场分布,电场等效程度达95%以上;以安全运行60年为目标,提出了1.5倍最高运行电压10小时长时工?#30340;?#21387;试验方法;结合我国实?#35797;?#36755;条件,提出了10~500赫兹宽带随机振动加10克冲击振动试验方案。项目研制的独立试验系统支撑了特高压出线装置的自主研发,建立的标准体系填补了国内外在该技术领域?#30446;?#30333;。

              高端装备走出国门

              项目成功研制?#23435;?#22269;首个具有自主知识产权的1000千伏特高压出线装置以及330~1000千伏电压等?#24230;?#31995;列产品,绝缘性能更优。8毫米厚绝缘纸板及成?#22270;?#22312;电气强度、拉伸强度、收缩?#23454;?#26041;面均优于国外同类产品。

              自2013年9月在皖电东送特高压工程首次应用以来,已有31套我国自主研制的特高压出线装置应用于浙北—福州、锡盟—山东等7回工程中,524套超高压出线装置应用于甘肃桥湾、兰州东扩建工程、国电大渡?#21360;?#37329;中等42回工程?#23567;?#25105;国自主研制的出线装置还出口至美国、加拿大、白俄罗斯、印度、菲律宾、越?#31995;?#22269;。

              核心技术的突破有效平?#33267;?#39640;端输变电产品的价格,特高压出线装置进口价格由每套200多万元大幅降至60万元左右,超高压出线装置由每套60万元降至12万元左右,为我国超、特高压工程节约成本上亿元。

              项目研制的绝缘纸板、成?#22270;?#21450;出线装置打破了国外在关键绝缘材料及组件供货领域的垄?#31995;?#20301;,使我国特高压变压器/电抗器的自主化率达到了100%,打通了超、特高压变压器/电抗器自主化研制的最后一公里。项目成果推动?#23435;?#22269;变压器/电抗器装备制造技术由长期跟随发达国家迈入国际一流行列,并实现了高端装备走出国门,对提升我国电力装备制造业水平意义重大。

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