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平高集團持續深耕直流開關設備金屬封閉技術研究
發布時間:2024-03-16        文章來源:平高集團       
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近年來,隨著國家“雙碳”戰略部署和以新能源為主體的新型電力系統加速構建,海上風電的地位日趨重要。直流GIS應用于海上換流平臺直流場,相比敞開式設備占地面積可縮小70%以上,具有耐候性能優異、運行可靠性高、少維護等優點,可有效減少換流平臺的建設及運維成本,助力海上風電大規模高質量發展。2000年日本首次在陸上應用直流GIS,2023年德國Dolwin6海上風電工程開啟了直流GIS在海上風電應用的先例,隨著國內外海上風電的迅猛發展,直流GIS在換流平臺上的應用已成為必然趨勢,市場前景廣闊。

作為國內最先開展直流GIS研制的廠家,平高集團緊跟全球能源技術發展步伐和市場需求,開展了十余項核心技術攻關,實現了±210千伏、±350千伏、±550千伏系列化直流GIS產品一次性通過了長期帶電考核,驗證了其長期運行工況下的可靠性,為直流GIS系列化產品的應用推廣奠定了堅實基礎。

關鍵核心技術攻關取得突破

平高集團致力于服務新型電力系統建設,聯合發電企業、電網公司、設計院等所屬科研單位,強化與西安交通大學、清華大學、華北電力大學、沈陽工業大學等高校合作,在國內率先開展直流GIS關鍵技術研究,經過多年的聯合攻關及不懈努力,已掌握直流GIS研制核心技術。

通過對不同類型環氧樹脂低聚體、酸酐固化劑進行分子設計和化學性質模擬,設計了包含多官能度環氧樹脂、脂環族環氧樹脂的樹脂組分,開發了低體積電導率(較交流材料低一個數量級)、高機械強度(彎曲強度130~135MPa)的直流環氧材料配方。基于此研制的支柱絕緣子已在昌吉換流站±1100千伏直流穿墻套管中安全運行4年,驗證了配方的適用性及可靠性。

基于真型絕緣子的直流電壓閃絡測試,建立了直流耐受電壓-時間的統計概率模型,得到絕緣設計的電場控制判據;提出了直流絕緣子設計方法,研制了系列化絕緣子,解決了直流絕緣子低法向電場強度與高機械強度難以兼顧的問題,實現了直流絕緣子技術突破。

聯合西安交通大學開展了真型樣機在直流電壓下微粒運動特性測試,研究了微粒捕捉器對球形、線形及片狀微粒的捕獲試驗,掌握了微粒捕捉器長度、距離筒壁高度、柵格形狀等參數對微粒捕獲效能的影響規律,設計了組合式微粒抑制結構,實現了微粒的高效捕捉,提升了產品運行可靠性。

長期帶電試驗技術

提出了長期直流電壓下空載(無電流)、重載(額定電流)、負荷循環(電流間歇循環加載)并各階段測試后的直流電壓疊加沖擊電壓考核方案,可全面考核直流GIS的長期運行絕緣性能。

系列化產品研制成果豐碩

±210千伏、±350千伏、±550千伏直流GIS長期帶電考核

±210直流GIS中機聯鑒定證書

±350直流GIS中國電工技術學會鑒定證書

平高集團已成功研發±210千伏、±350千伏、±550千伏系列化直流GIS產品,直流GIS技術及部分產品已通過以院士為組長的行業專家鑒定,達到國際領先水平。

行業標準申報

牽頭申報了《海上高壓直流氣體絕緣金屬封閉輸電設備技術規范》電力行業標準,提出了直流GIS的設計要求和試驗方法,可有力促進國內直流GIS/GIL產業發展。

直流GIS研究應用前景廣闊

直流電纜終端開發

直流GIS、電纜終端聯合測試

目前,海上柔直工程均采用敞開式充油電纜終端,不能充分發揮直流GIS體積小的優勢。平高集團積極聯合電纜附件廠家進行干式電纜終端的研制工作,現已完成±550千伏干式電纜終端、電纜附件及電纜的聯合測試方案制定及樣機制造,將于近期開展為期6個月的長期帶電考核,打通直流GIS工程應用的最后一環。

直流場整站GIS化設計

換流站直流場整站金屬封閉化布置

為解決高寒高海拔、高地震烈度等復雜環境地區換流站緊湊化建設的需求,平高集團持續開展金屬封閉式直流高速開關、直流旁路開關、直流中線用轉換開關等產品研制,以實現換流站直流場整站GIS化設計為目標,推動直流金屬封閉化技術在更多場景的應用。

特殊試驗回路搭建及測試

GIS隔離開關開合濾波器諧波電流工況尚無研究和測試經驗,國內暫無滿足標準要求的試驗回路。平高集團聯合華北電力大學開展試驗回路設計,解決了常規電容放電回路衰減快與隔離開關開合時間長不匹配的難題,國內首次實現了等效回路的搭建,并完成了全部開合測試驗證。

平高集團將持續加大研發力度,夯實基礎研究,發揮直流GIS方面的技術優勢,加快±800千伏直流GIS/GIL研制,助力西南、西北清潔能源基地大規模直流送出工程,為我國能源結構的優化和新型電力系統建設做出更大的貢獻。


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