2012年度:特高压交流输电关键技术、成套设备及工程应用
发布时间:2015-11-10 00:53

特高压交流输电关键技术、成套设备及工程应用

2012年度国家科学技术进步奖特等奖

一、项目概况

本项目是国家科技支撑计划和重大工程支撑的项目。国内科研、设计、制造、施工和运行等方面100多家单位参与了项目联合攻关。1000kV特高压交流输电是目前世界上最高电压等级的输电。我国发展特高压交流输电技术,既面临高电压、强电流的电磁与绝缘技术世界级挑战,又面临重污秽、高海拔的严酷自然环境影响,而国际上没有成熟适用的技术和成套设备,创新难度极大。项目研究攻克了系统过电压深度抑制,重污秽外绝缘配置,特高压大容量设备多物理场协调控制,复杂多导体系统电磁环境,工程建设系统集成,特高压、强电流试验技术等一系列世界级重大难题,形成了完整的特高压交流输电技术体系,创新成果特别突出。项目建成了功能完备、技术水平国际领先的特高压试验研究基地;在世界上率先研制成功全套特高压交流输变电设备,性能指标达到国际同类设备最高水平;建成世界上电压等级最高、输电能力最强的1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程(简称特高压试验示范工程)。

项目获专利授权279项(发明96项),出版《特高压电网》等13部专著,发表学术论文370余篇,在世界上率先建立特高压交流输电技术标准体系,包括七大类77项标准,已发布国标21项、行标8项,主导编制并发布了IEEE特高压交流输电技术标准3项。

依托本项目技术建成的特高压试验示范工程自2009年1月投运以来,一直保持安全稳定运行,已成为我国南北方向的一条重要能源输送通道,六年累计输电693亿kWh。项目先后荣获中国工业大奖、国家优质工程金质奖、国家标准创新贡献一等奖、国家重大工程标准化示范等多项荣誉。

项目研究成果已全面推广应用于皖电东送淮南至上海特高压交流输电示范工程(简称皖电东送工程)等多项特高压工程,其关键技术还大规模应用于我国500kV、750kV输电技术和设备的优化升级,带动我国输变电装备制造企业掌握了国内市场主导权。项目的成功实施,标志着世界高压输电技术取得了重大突破,确立了我国在高压输电领域的国际领先地位,特高压输电技术和设备已成为我国企业走向世界的金色名片。依托项目,我国输变电装备制造业实现全面升级,核心竞争力显著提升。

项目推动成立了由我国主导的CIGRE 5个、IEEE 3个特高压工作组和IEC的特高压交流系统技术委员会,促使IEC接纳我国成为继美、德、英、法、日之后的第六个常任理事国,大幅提升了我国在国际电工领域的影响力和话语权。

二、获奖后的主要进展

在试验示范工程投运后,国家电网公司组织产学研用各方,不断发展特高压交流输电技术,在科研、工程设计、设备研制、工程建设、调试试验、电网运行等方面取得新突破,涌现了一批具有国际先进水平的新成果:

在科研方面,依托后续特高压工程,深入开展关键技术科研攻关,攻克了特高压交流同塔双回输电的过电压深度抑制、过电压控制、潜供电弧控制、绝缘配合、雷电防护、电磁环境、杆塔设计等技术难关,在特高压输电系统的串联补偿、特快速暂态过电压测量与控制、大型复杂电极操作冲击放电特性、大型电力设备抗地震技术、大电网运行控制技术等方面取得了领先世界的新突破。获专利58项,受理专利31项。发布国家标准4项、行业标准20项。

在工程设计方面,全面优化了站区和电气总平面布置,开展了全场域电场计算分析和全场域抗震计算分析,全面推进抗震优化设计并进行特高压设备真型抗震试验,全面掌握了大容量特高压交流输电系统集成技术,实现了设计方案最优化,在确保安全的前提下提升了技术水平、提高了经济性。形成了特高压交流工程的“三通一标”(通用设计、通用设备、通用造价和标准工艺),成功通过工程实践检验,成为特高压工程大规模建设的模板。

在设备研制方面,根据后续特高压工程实际需要,在世界上率先研制成功特高压串补成套设备、100万千伏安的双柱特高压变压器、63千安大容量特高压开关、300万千伏安特高压有载调压变压器、24万千伏安特高压单柱并联电抗器、全自主技术的63千安特高压开关、特高压升压变压器、450万千伏安大容量变压器等,实现了特高压装备水平的新提升。在特高压组部件国产化方案,成功实现盆式绝缘子、气体绝缘复合套管、油纸绝缘套管、出线装置、硅钢片等,并在工程中逐步应用,打破了国外厂商的技术壁垒,实现从整机国产化到全面国产化的重要跨越。

在工程建设方面,积极研发新技术、新材料和新装备,推进特高压设备和线路施工标准化,形成了各类地形条件下的系列特高压线路施工方法,积极推进直升机组塔等新技术应用,开展各类新型基础、架线和组塔方案研究,提升施工机械化水平,确保现场建设安全;研究形成多种复杂自然环境下的全套特高压设备安装方案,创新GIS现场厂房安装技术,大力提升施工装备水平,实现一次成优。

特高压交流输电技术已成为能源领域的重大关键技术,推广应用该技术是实现大型能源基地集约化开发、在全国范围内优化配置能源资源的重要战略途径,对保障国家能源安全、满足国民经济快速增长对电力的需求具有特别重大意义。

本项目及后续研究成果已在后续特高压工程中得到全面推广应用,其中,特高压试验示范工程扩建工程、皖电东送工程、浙北-福州特高压交流输变电工程已投入运行,至今运行情况良好。正在建设的淮南-南京-上海、锡盟-山东、蒙西-天津南、榆横-潍坊等“四交”特高压工程,均被纳入国家大气污染防治行动计划,“四交”特高压工程的变电总容量达6600万千伏安,线路长度达3161公里。

特高压交流输变电工程已经进入了规模化建设新阶段,特高压交流科研成果的应用,一方面将在确保电网工程安全、质量和进度方面发挥更加重要的作用,一方面将引领中国电网设计和设备始终位于世界前列,为中国电力电工产业走向世界打下坚实基础。

完成单位:国家电网公司,中国西电电气股份有限公司,中国电力工程顾问集团公司,中国电力科学研究院,特变电工沈阳变压器集团有限公司,国网电力科学研究院,保定天威保变电气股份有限公司,国网交流工程建设有限公司,西安西电变压器有限责任公司,西安高压电器研究院有限责任公司,西安西电开关电气有限公司,河南平高电气股份有限公司,新东北电气(沈阳)高压开关有限公司,特变电工衡阳变压器有限公司,中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司,中国电力工程顾问集团华东电力设计院,中国电力工程顾问集团中南电力设计院,中国电力工程顾问集团东北电力设计院,中国电力工程顾问集团西南电力设计院,中国电力工程顾问集团西北电力设计院,国网运行有限公司,清华大学,西安交通大学,山西省电力公司,河南省电力公司,湖北省电力公司,桂林电力电容器有限责任公司,许继集团有限公司,西安西电高压电瓷有限责任公司,大连电瓷集团股份有限公司


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