特高壓交流輸電代表了當今國際高壓輸電的最高水平。上世紀60~90年代,美國、日本、前蘇聯(lián)等發(fā)達國家曾開(kāi)展過(guò)試驗研究,但沒(méi)有形成成熟適用的技術(shù)和設備。我國研發(fā)特高壓交流輸電技術(shù),既面臨高電壓、強電流的電磁與絕緣技術(shù)世界級挑戰,又面臨重污穢、高海拔的嚴酷自然環(huán)境影響,創(chuàng )新難度極大。
特高壓交流輸電關(guān)鍵技術(shù)、成套設備及工程應用項目,榮獲2012年國家科技進(jìn)步獎特等獎,由國家電網(wǎng)公司主持實(shí)施,完成單位包括國家電網(wǎng)公司、中國西電電氣股份有限公司、中國電力工程顧問(wèn)集團公司、特變電工沈陽(yáng)變壓器集團有限公司等百余家單位,共開(kāi)展180余項關(guān)鍵技術(shù)研究,形成六大創(chuàng )新點(diǎn),主要內容包括:
電壓控制。項目研究確定了特高壓交流輸電標準電壓。創(chuàng )新形成了穩態(tài)電壓控制技術(shù)、瞬態(tài)過(guò)電壓抑制和潛供電弧抑制技術(shù)。通過(guò)創(chuàng )新,在國際上首次實(shí)現了特高壓系統電壓優(yōu)化控制。試驗示范工程瞬態(tài)過(guò)電壓抑制在1.5倍以下,穩態(tài)電壓控制在合理范圍。
外絕緣配置。項目揭示了復雜環(huán)境下特高壓系統外絕緣非線(xiàn)性放電特性,研發(fā)了空氣間隙、絕緣子配置和雷電防護技術(shù)。通過(guò)創(chuàng )新,在世界上首次實(shí)現了復雜環(huán)境下特高壓系統外絕緣優(yōu)化配置。線(xiàn)路鐵塔重量降低64%,造價(jià)降低60%。
成套設備研制。項目創(chuàng )新形成了特高壓輸變電設備設計、制造和試驗關(guān)鍵技術(shù),建立了完整的技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系。涉及變壓器、開(kāi)關(guān),以及其他設備等。通過(guò)創(chuàng )新,自主研制成功代表國際最高水平的全套特高壓交流輸變電設備,改變了中國在電氣設備制造領(lǐng)域長(cháng)期從發(fā)達國家“引進(jìn)技術(shù)、消化吸收”的發(fā)展模式,首次實(shí)現了中國創(chuàng )造。
電磁環(huán)境控制。項目揭示了復雜多導體系統的電場(chǎng)分布規律,創(chuàng )新形成了特高壓系統電磁環(huán)境控制技術(shù)。通過(guò)創(chuàng )新,實(shí)現了特高壓工程環(huán)境友好目標,試驗示范工程電磁環(huán)境實(shí)測值滿(mǎn)足國家環(huán)保要求。
系統集成。項目提出了特高壓輸變電工程整套設計和施工方法、設備現場(chǎng)試驗方案,研制出線(xiàn)路帶電作業(yè)工器具和試驗裝備等。形成了工程設計、施工、調試、運行全套技術(shù)規范,建成了特高壓交流試驗示范工程。工程連接華北、華中兩大區域電網(wǎng)。建成后實(shí)際輸送功率達到252萬(wàn)千瓦,擴建后超過(guò)500萬(wàn)千瓦,成為世界上電壓等級最高、輸電能力最強的交流輸電工程。
試驗能力。項目提出了綜合模擬高海拔、重覆冰、重污穢等環(huán)境條件的高壓試驗方法,斷路器整極63千安試驗方法和桿塔真型力學(xué)試驗系統構建方案,研制出長(cháng)波前沖擊電壓發(fā)生裝置和量值溯源用精密電壓互感器等,建成了特高壓交流試驗基地,桿塔力學(xué)試驗基地等設施。形成了國際上可試參數最高的高電壓、強電流試驗檢測能力,建立了完整的特高壓試驗研究體系。