科技成果-特高壓換流變壓器絕緣材料特性與絕緣可靠性評(píng)價(jià)技術(shù)

科技成果一一特高壓換流變壓器絕緣材料特性

與絕緣可靠性評(píng)價(jià)技術(shù)成果簡介特高壓換流變壓器的作用是向換流站提供交流功率或從換流站接收交流功率，并且將網(wǎng)側(cè)的電壓變換成閥側(cè)所需的電壓，反之亦然。由于特高壓直流輸電的特殊性及運(yùn)行條件的復(fù)雜性，換流變壓器從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、絕緣材料特性、運(yùn)行特性等方面與普通電力變壓器相比有很大差異。這主要表現(xiàn)在絕緣材料尤其是固體絕緣材料性能參數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究較少導(dǎo)致絕緣材料特性不明確、特高壓換流變壓器的電氣特性探索處于起步階段、換流變壓器絕緣系統(tǒng)的可靠性評(píng)價(jià)判據(jù)及相關(guān)試驗(yàn)方法不完善等。然而，我國的特高壓直流輸電工程正處于規(guī)劃建設(shè)和快速發(fā)展階段，尚缺乏±800kV特高壓直流輸電長期運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。因此，有必要結(jié)合特高壓直流輸電的特征，開展換流變壓器絕緣材料性能的實(shí)驗(yàn)研究，并以此為基礎(chǔ)，評(píng)價(jià)交直流復(fù)合電場(chǎng)下?lián)Q流變壓器的絕緣可靠性，開發(fā)特高壓換流變壓器絕緣材料特性與絕緣可靠性評(píng)價(jià)的軟件包，為提高特高壓換流變壓器的絕緣性能和延長其使用壽命提供客觀豐富的實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論支持。為適應(yīng)我國電力行業(yè)特高壓輸電極其良好的發(fā)展機(jī)遇和市場(chǎng)需求，電工所正在開展“特高壓換流變壓器絕緣材料特性與絕緣可靠性評(píng)價(jià)軟件包”的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究與軟件包開發(fā)。針對(duì)絕緣材料特性的基礎(chǔ)性試驗(yàn)匱乏和交、直流獨(dú)立評(píng)價(jià)絕緣可靠性的缺陷，從實(shí)驗(yàn)研究入手，研究絕緣材料的電導(dǎo)率、介電系數(shù)、介質(zhì)損耗等特性及絕緣系統(tǒng)的電氣性能，并建立特高壓換流變壓器絕緣系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)的統(tǒng)一判據(jù)。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)特高壓換流變壓器絕緣材料特性與絕緣可靠性評(píng)價(jià)軟件包，該軟件包的具體技術(shù)特點(diǎn)如下：1、 具備特高壓換流變主要絕緣材料隨溫度、濕度、電場(chǎng)強(qiáng)度等變化的典型參數(shù)庫；2、 提供特高壓換流變壓器主要絕緣材料電導(dǎo)率、介電系數(shù)、介質(zhì)損耗等性能參數(shù)的函數(shù)表達(dá)式，如絕緣油、油浸紙、紙板等，分析主要絕緣材料的特性規(guī)律；3、 提供多維場(chǎng)下特高壓換流變壓器絕緣系統(tǒng)電氣性能的函數(shù)表達(dá)式，如交流、直流、交直流復(fù)合電場(chǎng)、極性反轉(zhuǎn)、諧波等，分析其電氣性能；4、 提供交、直流復(fù)合電場(chǎng)下絕緣系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)的統(tǒng)一判據(jù)及許用值，輸入工廠試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)值，可自動(dòng)判斷絕緣系統(tǒng)的絕緣強(qiáng)度、絕緣可靠性等；5、 可自定義絕緣材料的參數(shù)庫，自定義絕緣材料參數(shù)性能、電氣性能的模型等，進(jìn)行絕緣材料特性的計(jì)算與分析；6、 封裝絕緣參數(shù)性能各數(shù)據(jù)的參數(shù)選擇、統(tǒng)計(jì)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等算法，可實(shí)現(xiàn)絕緣材料特征量的篩選提取、與絕緣性能的關(guān)聯(lián)分析、數(shù)據(jù)處理與分析等功能。應(yīng)用范圍本項(xiàng)目適用于特高壓換流變壓器制造廠商、實(shí)驗(yàn)研究部門、電網(wǎng)運(yùn)行公司等對(duì)超高壓、特高壓換流變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、出廠和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等場(chǎng)合。項(xiàng)目所處階段項(xiàng)目正處于特高壓換流變壓器絕緣材料特性的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究和規(guī)律總結(jié)，以及組合絕緣系統(tǒng)電氣性能的實(shí)驗(yàn)研究階段。市場(chǎng)前景已有研究表明特高壓直流輸電相比交流在遠(yuǎn)距離輸電上更具技術(shù)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較低，爭(zhēng)議較少。目前世界上首個(gè)電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、送電距離最遠(yuǎn)的直流輸電工程一一向家壩-上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程已經(jīng)成功投入運(yùn)行。該輸電線路全長1907公里，最大連續(xù)輸送功率720萬千瓦，約占上海高峰負(fù)荷的1/3。為了應(yīng)對(duì)清潔能源和可再生能源發(fā)展對(duì)電網(wǎng)提出的新要求，國家電網(wǎng)公司表示，“十二五”期間將投資超過5000億元建成“三縱三橫”特高壓交流骨干網(wǎng)架和11項(xiàng)特高壓直流輸電工程，投資額相當(dāng)于2個(gè)三峽工程?！笆濉逼陂g，特高壓直流工程將配合西南水電、西北華北煤電和風(fēng)電基地開發(fā)，建設(shè)錦屏江蘇等11回特高壓直流輸電線路，同時(shí)建成青藏直流聯(lián)網(wǎng)工程，滿足西藏供電，實(shí)現(xiàn)西藏電網(wǎng)與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。由此可見，特高壓將成“十二五”電網(wǎng)建設(shè)重中之重。特別是在“十二五”期間，我國準(zhǔn)備自主研發(fā)并攻克±1100kV特高壓直流輸電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備。而與此對(duì)應(yīng)的特高壓換流變壓器的絕緣材料性能、絕緣可靠性評(píng)價(jià)、絕緣故障形成機(jī)制等方面的基礎(chǔ)研究還有待完善，需要通過機(jī)理研究和大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)出系統(tǒng)可循