研發(fā)新型絕緣氣體，給電力設(shè)備輸送新鮮血液，與環(huán)境友好相處，給電力工作者提出了巨大的挑戰(zhàn)。
國(guó)際上各大電力裝備巨頭都在積極研發(fā)新型環(huán)保氣體，美國(guó)3M公司、GE公司和ABB公司都取得了突破，正在逐漸形成技術(shù)壟斷優(yōu)勢(shì)。面對(duì)國(guó)外公司強(qiáng)勁的領(lǐng)跑優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)幾代電力人嘔心瀝血，但仍主要停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，“我國(guó)替代六氟化硫的環(huán)保氣體研究仍處于探索階段，與國(guó)外同類(lèi)技術(shù)相比差距較大，相關(guān)研究亟待提速和深入?！眹?guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“環(huán)保型管道輸電關(guān)鍵技術(shù)”負(fù)責(zé)人、中國(guó)電力科學(xué)研究院副院長(zhǎng)高克利這樣介紹。
當(dāng)輸電線(xiàn)路遇到高落差、過(guò)江河等特殊地理環(huán)境條件時(shí)，采用氣體絕緣管道輸電近年來(lái)逐漸成為了架空線(xiàn)路的重要補(bǔ)充，中國(guó)電力科學(xué)研究院組織平高集團(tuán)、西開(kāi)電氣等單位率先研制出六氟化硫絕緣的特高壓（1000kV）輸電管道，在淮南—南京—上海特高壓交流工程中3個(gè)變電站成功應(yīng)用；同時(shí)，國(guó)家電網(wǎng)公司自主研發(fā)的六氟化硫混合氣體特高壓輸電管道樣機(jī)在武漢特高壓交流試驗(yàn)基地帶電考核。國(guó)內(nèi)積累多年豐富的特高壓開(kāi)關(guān)類(lèi)設(shè)備研發(fā)和制造經(jīng)驗(yàn)，為研制采用新環(huán)保氣體的輸電管道打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
目前，GE公司將新環(huán)保氣體用于420kV輸電管道并取得了工程應(yīng)用，宣稱(chēng)了新環(huán)保氣體應(yīng)用于輸電管道的可行性。但1000kV環(huán)保輸電管道電壓等級(jí)高，環(huán)保和絕緣要求嚴(yán)，設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行需要考慮的因素多，國(guó)內(nèi)外均無(wú)相關(guān)技術(shù)?！叭魧⑿滦铜h(huán)保絕緣氣體應(yīng)用于特高壓1000kV電壓等級(jí)，需解決‘三飽和、一突破’的難題，隨電壓等級(jí)升高，間隙絕緣、沿面絕緣和通流能力趨于飽和，機(jī)械強(qiáng)度難以突破?！表?xiàng)目負(fù)責(zé)人高克利說(shuō)。
項(xiàng)目在1000kV六氟化硫輸電管道研發(fā)基礎(chǔ)上，借鑒420kV新環(huán)保氣體輸電管道的研制經(jīng)驗(yàn)，攻克環(huán)保管道輸電關(guān)鍵技術(shù)，研制出1000kV環(huán)保輸電管道用新環(huán)保氣體、支撐絕緣子及輸電管道樣機(jī)?！绊?xiàng)目需解決新氣體絕緣性與環(huán)保性的矛盾和基于新氣體的氣固絕緣系統(tǒng)設(shè)計(jì)難題，重點(diǎn)突破環(huán)保絕緣氣體中氣固絕緣體系的放電規(guī)律和氣固相容性、1000kV輸電管道用三支柱絕緣子設(shè)計(jì)和制造關(guān)鍵技術(shù)，及環(huán)保輸電管道運(yùn)維檢修技術(shù)?！闭n題負(fù)責(zé)人周文俊介紹。
國(guó)內(nèi)外僅對(duì)少量潛在六氟化硫替代氣體及混合氣體開(kāi)展了氣固絕緣體系放電特性研究，我國(guó)尚未掌握新環(huán)?；旌蠚怏w絕緣技術(shù)，需開(kāi)展放電物性參數(shù)、絕緣特性及介質(zhì)恢復(fù)特性研究。氣固材料相容性是保障輸電管道可靠性的前提，需掌握新環(huán)保氣體及其分解氣體與固體材料的相互作用規(guī)律，提出氣固相容調(diào)控方法。
輸電管道運(yùn)行時(shí)需承受電、熱和力等多應(yīng)力作用，新環(huán)保氣體特性使得環(huán)保輸電管道及支撐絕緣子的絕緣、通流和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)等方面存在較大的難度；1000kV輸電管道用三支柱絕緣子的制造工藝控制、絕緣子表面形態(tài)調(diào)控和輸電管道內(nèi)部金屬微粒抑制等面臨較大的挑戰(zhàn)。需攻克1000kV新環(huán)保氣體輸電管道三支柱絕緣子設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，為輸電管道單元樣機(jī)研制提供關(guān)鍵部件。
新環(huán)保氣體的混合制備、性能檢測(cè)、儲(chǔ)存運(yùn)輸，及輸電管道的故障檢測(cè)與定位、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)等技術(shù)，均與現(xiàn)有的六氟化硫及其設(shè)備運(yùn)維技術(shù)存在較大的差異，有必要開(kāi)展新環(huán)保氣體的運(yùn)維監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，為環(huán)保型輸電管道可靠運(yùn)行提供充分的保障。
圍繞上述三方面的科學(xué)和關(guān)鍵技術(shù)難題，項(xiàng)目開(kāi)展環(huán)保絕緣氣體介質(zhì)放電的物性參數(shù)及絕緣特性研究、環(huán)保氣體中氣固材料相容性和界面絕緣性能研究、1000kV輸電管道用支撐絕緣子設(shè)計(jì)制造技術(shù)、1000kV環(huán)保管道輸電系統(tǒng)研制與運(yùn)維技術(shù)等方面的研究。
項(xiàng)目預(yù)期研制出1000kV環(huán)保輸電管道用環(huán)保絕緣氣體、盆式絕緣子和三支柱絕緣子及長(zhǎng)18m的輸電管道標(biāo)準(zhǔn)單元樣機(jī)。采用的環(huán)保氣體相同壓力下氣體絕緣性能達(dá)到六氟化硫的80%，液化溫度不高于-15℃。項(xiàng)目的研究成果將為解決特高壓、遠(yuǎn)距離、復(fù)雜地理環(huán)境下的輸電瓶頸提供強(qiáng)力支撐，并可推廣應(yīng)用于其他電力設(shè)備，持續(xù)引領(lǐng)設(shè)備環(huán)境友好性升級(jí)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。
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