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李成榕教授课题组在特高压直流穿墙套管中绝缘支撑技术研究领域取得重要进展

信息发布于:2021-09-23

特高压直流输电是我国高电压、大容量、远距离电力输送与电网互联的重要手段,对我国的能源格局建设具有重大意义。对于特高压直流输电设备而言,绝缘支撑件是设备的核心组件,其性能直接决定了设备运行乃至电能传输的可靠性。目前特高压直流绝缘支撑件的核心技术掌握在ABB、Siemens、阿尔斯通等国际先进电力设备企业中,其普遍沿用SF6气体绝缘中常用的环氧树脂基绝缘支撑的技术路线。但近年来,我国在运特高压直流穿墙套管设备中由于绝缘支撑引起的故障频发,特高压直流设备中的绝缘支撑问题也成为了世界性的技术难题,同时严重影响并制约着我国特高压工程运行的可靠性以及先进电力装备的制造水平。

针对这一问题,李成榕教授课题组采用先进无机陶瓷材料替代传统环氧树脂复合材料承担绝缘支撑的技术路线,团队从多种无机陶瓷材料配方中遴选出能够在SF6气体绝缘中长期稳定承担绝缘支撑功能并具有优异表面绝缘特性的陶瓷基础配方体系,并通过功能离子掺杂的方式实现了陶瓷材料综合性能的协同调控,所获得先进功能陶瓷材料在沿面闪络电压、电学参数温度稳定性、表面电荷积聚特性、热导率、机械强度以及长期运行老化特性等方面相比于传统环氧树脂材料均具有显著优势。研究团队基于先进陶瓷材料,对±800 kV纯SF6气体绝缘直流穿墙套管中绝缘支柱及其配合金属嵌件在电-热-流体耦合场中进行了设计优化,实现了材料参数与设备绝缘结构的最优匹配,并联合领域内技术水平国际领先的陶瓷材料生产制备及穿墙套管制造企业完成了对800 kV新型直流绝缘支撑件的生产装配及试验考核工作。

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(a)                                               (b)

(a)电-热-流体耦合场中新型±800 kV陶瓷支柱的设计优化 (b)新型陶瓷绝缘支柱的耐压试验现场照片

课题组的该研究成果获得了国际特高压直流设备生产龙头企业通用-阿尔斯通公司的认可,所设计研发的基于先进陶瓷材料的绝缘支撑件通过了IEC标准中关于±800 kV气体绝缘直流穿墙套管内支柱绝缘子规定的全部考核试验,并即将在我国陕北-湖北±800 kV特高压直流输电工程武汉换流站中替代ABB产品开展应用,突破了国外技术封锁。

该研究工作得到了新能源电力系统国家重点实验室自主研究课题等项目的资助,陶瓷材料及绝缘支柱的研发及试验考核由李成榕教授课题组团队牵头,联合中国建材集团有限公司以及意大利GE-AlstomRPV公司协同完成。




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