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發展特高壓電網 振興裝備製造業

日期:2025-05-04 13:14
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摘要:

    我國能源資源和生產力分布很不均衡的特點,決定了大範圍優化配置能源的必然性,使特高壓電網在我國具有廣泛的應用前景。在政府主導、企業推動下,我國特高壓電網建設邁出了堅實的步伐,國家電網公司提出的特高壓電網發展思路和特高壓交、直流試驗示範工程方案,得到了各方麵的認可和支持,特高壓交流試驗示範工程即將開工建設。這既是我國電力發展史上的大事,也是裝備製造業的重大機遇,將推動我國電工設備製造從技術引進為主,走向以自主**為主的新階段,搶占世界電力科技和設備製造技術的製高點,實現新的突破。

    國外特高壓設備研製情況

    上世紀60年代末70年代初,美國、蘇聯、日本、加拿大、巴西等國,在世界範圍內掀起了1000~1600千伏特高壓輸電技術的研究熱潮。蘇聯、日本、意大利和美國等先後建成了交流特高壓輸電工程及試驗工程。蘇聯從70年代末開始進行1150千伏特高壓工程建設,研製了變壓器、電抗器、斷路器等全套敞開式特高壓設備,先後建成特高壓線路2462千米,其中兩段共900千米長的輸電線路及三個特高壓變電站,從1985起相繼投入商業運行,累計全壓運行5年時間。日本自1973年開始研究特高壓輸電技術,從1990年至今共建成426千米同塔雙回特高壓輸電線路,同時成功研製了全套1000千伏氣體絕緣全封閉組合電器,在新榛名試驗站累計進行全壓考核近5年,運行情況良好。
   
    國際上對不同類型高壓設備或模型在工頻、雷電、操作等各種電壓作用下的性能進行了大量試驗研究,高壓設備的基礎理論、設計技術、製造技術和運行技術已發展成熟,積累了經驗,技術上能夠涵蓋並滿足特高壓設備研製的需要。
   
    特高壓輸電的科研工作為百萬伏級特高壓設備的研究、開發和製造奠定了堅實基礎。總體上看,經過30多年的研發,特彆是國際上幾個特高壓工程的建設,說明特高壓設備通過了試驗,並投入試驗或商業運行,經受了實際運行考驗或長時間帶電考核,解決了特高壓設備的關鍵技術問題。各國單相變壓器的*高水平已經達到1100千伏/100萬千伏安、1200千伏/66.7萬千伏安,開關的*高水平已達到雙斷口1100千伏/50千安、四斷口1050千伏/50千安。
   
    近年來,計算機解析技術取得重大進展,並在高壓設備的設計中得到了廣泛應用,包括電場、磁場、溫度場、流體場以及機械應力的分析等,使得對設備局部電氣、機械、溫度應力的精細分析和準確控製成為可能,大大提升了設備設計的水平,為特高壓設備研製奠定了堅實的基礎。

    國內特高壓設備研發能力

    隨著三峽送出等一大批重點輸變電工程的建設,在重大裝備國產化政策的指引下,我國電網技術裝備水平不斷提高,設備製造企業的技術水平和國產化能力不斷提升。目前,500千伏輸變電設備已**實現國產化,基本具備生產直流500千伏主設備和控製保護係統的能力。通過750千伏設備製造技術的引進和消化吸收,設備國產化取得重大突破,為特高壓設備的研發和製造打下了良好基礎。
   
    變壓器:特變電工、西安、保定三大變壓器廠曾分彆按照電力變壓器的設計標準研製了特高壓試驗變壓器,*高電壓1200千伏,*大容量25萬千伏安,已為西北750千伏示範工程提供了50萬千伏安變壓器及10萬千乏高壓並聯電抗器,500千伏變壓器的製造達到國際**水平。三大廠按雙百萬(電壓百萬伏、容量百萬千伏安)的標準新建或擴建了生產車間和試驗室,硬件條件優於國外同行。在波過程計算、電場計算、端部出線設計、漏磁場計算、機械力計算等主要方麵已有了成熟的技術和應用實例,具備了特高壓變壓器的設計和製造能力,可實現國產化供貨目標。
   
    可控電抗器:結合變壓器的研發並考慮電抗器磁路設計等特殊性,三大廠製造1000千伏級固定式並聯電抗器不存在難以跨越的障礙。對於長距離特高壓輸電線路,為減少損耗、平衡無功、控製電壓,長遠看有必要采用可根據輸電負荷自動調節容量的可控高抗。在國家電網公司的組織和支持下,特變電工和西變與中國電力科學研究院合作,已分彆啟動高阻抗和磁飽和兩種原理500千伏可控高抗的研製。在此基礎上,結合1000千伏固定高抗研製技術,將進一步開發1000千伏可控高抗,填補國際空白。
   
    開關設備:高壓斷路器可分為空氣絕緣敞開式(AIS)和氣體絕緣全封閉組合電器(GIS)兩種。國內沈高、西開和平高從上世紀七八十年代開始就陸續引進國外六氟化硫開關和GIS製造技術,尤其是經過三峽工程的鍛煉,已形成500千伏GIS、AIS的批量生產能力。沈高以750千伏示範工程為依托,引進了750千伏GIS技術,其核心技術源於1000千伏GIS技術。目前,國內三大開關廠已具備自主開發特高壓AIS開關的能力。平高的特高壓瓷柱式斷路器已開始樣機試驗,西開已研製成功500千伏單斷口、750千伏雙斷口罐式斷路器,正在此基礎上研製1000千伏雙斷口罐式斷路器。GIS設備技術先進,運行可靠,占地麵積小,是特高壓開關設備的發展方向。

    在個特高壓工程中采用GIS設備並實現國產化供貨,有利於提高工程的可靠性水平,推動國內廠商掌握GIS核心技術。但國內500千伏GIS的製造起步較晚,研發能力和製造水平有待進一步提高,需要加強對外合作。
   
    套管:套管是高壓設備的重要部件,僅瓷套就長達10米、內徑達1米,技術難度高。近年來,撫瓷、南通神馬等企業的外套製造技術有了長足進展。南通神馬已訂購了特高壓合成套的生產設備。撫瓷、西瓷等企業在對主要生產設備進行改造後,已具備研製特高壓瓷套管的能力。但與國外產品相比,國產高壓套管在產品質量和運行經驗等方麵仍存在差距,500千伏套管尤其是直流套管主要依靠進口。在我國個特高壓工程中,通過集中采購,形成規模優勢,以市場換技術,推動國內外企業之間的合作,提升國內企業超高壓、特高壓套管的設計、製造水平。
   
    輸電線路:特高壓導地線、鐵塔、金具、絕緣子等全部設備具備國產化供貨能力,國內潛在供貨廠商眾多。我國500、630、720平方毫米導線已大規模使用,導線、多分裂金具的設計、生產與施工能力可滿足特高壓工程需要。國內已成功設計、建造高達346.5米的江陰交流大跨越,是目前世界上*高的輸電線路鐵塔,杆塔的設計技術完全成熟。特高壓線路懸垂串將采用30~40噸的絕緣子。目前國內玻璃、瓷絕緣子和合成絕緣子的*大噸位均已達到40~53噸的水平,加之多年來長效有機塗料的大規模采用,能夠解決特高壓絕緣子的電氣和機械問題。
   
    晶閘管:晶閘管是直流輸電的重要元件,決定了直流的容量和規模。目前,國內5英寸晶閘管技術相對成熟,但通流容量有限,不能滿足金沙江等西南大水電基地的送出需要。加快研製6英寸晶閘管,將±800千伏特高壓直流的送出能力提高到640萬千瓦,符合建設特高壓直流的初衷,是科學發展觀的具體體現。國內西電集團和株洲南車世代公司可以通過自主研發或與外方合作生產等方式,實現6英寸晶閘管及相關設備的供貨。

    推動特高壓設備 國產化的思路和措施

    發展特高壓,設備是關鍵。實現設備國產化,是確保我國特高壓電網健康發展的基礎。國家電網公司貫徹落實中央精神,始終把推進設備國產化作為核心工作來抓。
   
    一是認真貫徹落實《國務院關於加快振興裝備製造業的若乾意見》,堅持按“自主**,標準統一,**可靠,規模適中”的原則,建設特高壓交、直流試驗示範工程,加快推進1000千伏特高壓交流和±800千伏直流輸變電成套設備的研製,為振興我國電工裝備製造業創造條件。在電網建設中,大力支持國內電工設備製造企業,努力實現電網技術**與裝備製造業**的有機結合,在堅持**可靠和完善風險評估的前提下,大膽采用新技術、新產品,支持國內台套設備掛網運行,並積極推廣應用,把振興我國裝備製造業的工作落到實處。
   
    二是深入開展調研,明確設備研製思路。會同中國機械工業聯合會,組織院士、專家對國內主要輸變電設備製造廠家進行**調研,係統掌握了各廠特高壓設備的研發計劃和設計、製造與試驗能力,明確了存在的問題和應對措施。組織赴日、俄特高壓技術考察,了解和掌握國外特高壓設備製造和運行情況。經綜合分析,確立了立足國內、以我為主的特高壓設備研發思路,對於國內有能力生產的變壓器、高壓電抗器、輸電線路、低端換流變等絕大部分設備,全部自主研製和供貨;對於GIS開關設備、6英寸晶閘管、**換流變等少數關鍵設備,采取“聯合設計、合作開發、技術共享、國內製造”的方式研製,加快提升國內製造能力。
   
    三是加強組織協調,建立健全自主**體係。以促進特高壓設備國產化為契機,與中國機械工業聯合會、中國電力工程顧問集團公司、電工設備製造廠家、知名大學、科研院所等合作,充分發揮各方優勢,聚集了國內大批優良人才,組成陣容強大的設備攻關隊伍,形成以企業為主體、產學研相結合的自主**體係,為特高壓設備研發開創了良好局麵。
   
    四是發揮公司優勢,加快推進設備研製。特高壓設備研製是一個係統工程,涵蓋研究、設計、試製、試驗、生產、運輸、安裝、運行等環節。經過30多年的超高壓交、直流輸變電工程和國家重大**項目的磨煉,國家電網公司所屬科研、建設和運行等單位積累了豐富的經驗,培養了大量人才,擁有較為雄厚的研發實力。公司充分發揮這一優勢,加強與設備廠家等單位的合作,調動相關部門超前研究特高壓設備關鍵技術、核心問題及其解決辦法,研究並提出設備配置方案及技術規範要求,及時向國內企業發布,並根據反饋意見和建議,適時進行調整,為實現設備國產化創造有利條件。
   
    五是推動國際合作,加快引進關鍵技術。多次組織大規模國際特高壓技術交流活動及專題研討會,邀請國外**專家與知名企業來華講學,並開展對外谘詢,涉及變壓器、高抗、開關、套管等關鍵設備和係統,很快掌握了特高壓係統參數確定、設備參數確定的原則方法與設備研製的經驗教訓。多次組織ABB、西門子、東芝、日立、韓國曉星、NGK等公司與國內企業開展交流,推動中外企業在開關設備、晶閘管、換流變等關鍵設備研發方麵的合作,建立長效機製,確保關鍵設備技術引進和可靠供貨。
   
    六是重視試驗驗證,完善試驗條件。組織特高壓中間設備的帶電考核與試驗,落實500千伏單斷口斷路器、500千伏可控高抗等特高壓中間產品的掛網運行,安排特高壓試驗變壓器、試驗套管等設備到武漢特高壓試驗站帶電考核,組織特高壓避雷器閥片的集中測試,加快建設特高壓交、直流試驗基地,為設備試驗和考核創造有利條件。
   
    一年多來,經過各方麵的共同努力,特高壓設備研製工作取得實質性進展。已完成所有1000千伏交流特高壓設備的概念設計。西開、沈高和平高已與國外公司簽訂合作開發特高壓開關的正式協議。基本完成變壓器、高抗的計算研究,並開始絕緣模型試驗,500千伏可控高抗正在進行樣機調試。單斷口500千伏斷路器、1000千伏四斷口瓷柱式斷路器、1000千伏CVT等產品已造出樣機,1000千伏隔離開關、支柱絕緣子、合成絕緣子已完成型式試驗並通過鑒定。
   
    作為能源領域的重大**,尤其在我國特高壓發展的起步階段,政府發揮主導作用十分重要。國家加強組織協調,鼓勵企業培育核心競爭力,對於特高壓試驗、示範工程建設,製造企業的科研攻關和生產、試驗條件改造,給予必要的資金和政策支持,有利於加快實現國產台(套)特高壓設備的成功研製和應用。
   
    2006年6月中旬,國家發改委召開了特高壓輸變電設備研製工作會議,進一步明確了發展特高壓對推動裝備製造業技術進步的重要意義,明確了特高壓交、直流係統方案及設備國產化實施方案,要求堅持走自主化研製和供貨的道路,在特高壓工程實踐中,充分吸收國內外的成功經驗,通過集成**、引進消化吸收再**和原始**,掌握特高壓輸電核心技術,提升製造水平,實現跨越式發展。
   
    國家電網公司將認真貫徹落實國務院關於加快振興裝備製造業的方針政策,在國務院的統一領導下,在國家發改委的統一組織和協調下,與國內設備製造企業、科研、設計等單位大力合作,共同推進特高壓輸電設備的研製和特高壓電網的建設,顯著提高自主**能力和核心競爭力,推動我國電工裝備製造業走向世界的*前沿。(國家電網公司黨組成員、副總經理  舒印彪)

 

信息來源:國家電網公司

時間:2006-08-17 

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