贷款 贷款攻略 新型贷款 攻克电网外绝缘 铺就电力高速路
攻克电网外绝缘 铺就电力高速路

《电力设备防污闪技术》写作组合影。

世界难题

电网线路和变电站需要很“坚强”,它们长期暴露在空气中。粗放型经济发展阶段造成的严重大气污染,使电网外绝缘遇到潮湿天气或者雾霾天气极易发生污闪,导致电网大面积污闪时有发生。

“电网的大面积污闪造成的大范围停电,严重影响着国民经济与人民生活的正常运行,社会影响巨大。其在欧美、日本、前苏联的工业区都曾发生,在印度、南非等发展中国家,至今仍威胁着电网的安全运行。”中国电力科学研究院首席专家宿志一说。

据宿志一回忆,自上世纪80年代到本世纪初,电网大面积污闪在我国几乎每年发生,其中跨多省市的大面积污闪事故就有三次。1990年2月跨越京津晋冀鲁豫辽5省2市,1996年末—1997年初波及长江中下游6省1市,2001年初再次覆盖华北京津冀鲁豫辽4省2市。大面积污闪持续数日至数十日,波及数十万平方公里,影响上亿人口。

为遏制电网大面积污闪事故,全国电力系统于1990—1992年连续三年召开全国防污闪会议,颁布了防污闪技术管理规定,确定了多项科研课题,提出了修订污秽等级标准与绘制电力系统污区分布图的要求。

“遗憾的是,这些举措的实施未能产生令人满意的效果。欧美等发达国家的电网大面积污闪是在大气环境得到根本改善后才逐渐得到遏制的。而我国正处在工业高速发展期,大气污染的有效治理在短期内是无法实现的。”宿志一说。

中国创新

为了庄严的承诺,科研人员不怕苦和累,艰难险阻、狂风骤雨,他们坦然面对。

“以往的防污闪措施可以应对少量输电线路及变电站的污闪,但是未能有效防止大面积污闪的发生。”宿志一说。

原因何在?一是大范围人工清扫质量得不到保障,随着电网规模的扩大和电压等级的提高,停电困难且人力不及,难以为继;二是绝缘子沿面距离的显著增加受制于铁塔尺寸限制,全面改变铁塔设计不现实,且污闪中早期盘形绝缘子时有损坏或断串发生;三是用于污秽地区的早期复合绝缘子脆断掉线、长期机械性能下降,早期防污闪涂料附着力差、使用周期短,不宜大范围应用推广。

于是,为从根本上防治大面积污闪事故,需要彻底摆脱以人工清扫为主的运维模式,从整体上提高电网的外绝缘配置水平。这给防污闪提出了不同以往的高要求、高目标、高标准。

基于原国家电力公司防治大面积污闪落实“绝缘到位、留有裕度”的部署(图22002年第四届防污闪专家工作会议在长沙召开)和原国家计委为提高直流工程和即将开展的特高压输电工程建设的长期运行可靠性批准的直流与特高压外绝缘研究的相关项目,中国电力科学研究院和各省区电力科研院所、清华大学等合作,开展了电网大面积污闪事故防治关键技术及工程应用的研究。

项目采用微观机理研究、数学建模、自然积污测量、实验室污闪试验、新产品研制与开发相结合的技术路线,开展关键技术攻关,形成了四大自主创新成果。

一是构建绝缘子饱和积污模型,提出绝缘子长期积污系列表征参数,在全面揭示其饱和积污规律的基础上制定新污区划分标准,编制电网污区图。

二是揭示绝缘子污层表面亲水性与不同憎水性下的沿面放电机理,提出绝缘子等价自然污秽的全工况与特殊气象(如覆冰、大雨、雾霾等)下的试验技术及外绝缘设计方法。

三是揭示了复合绝缘子芯棒脆断机理,提出了利用声发射监测识别芯棒微损伤的压接技术,研制出新一代高机电可靠性复合绝缘子。

四是开发出加强型长效防污闪涂料,研制出自然积污少、耐陡冲击性能优异的外伞型盘形绝缘子,实现了新产品升级换代。

中国电机工程学会组织的技术鉴定指出:项目“取得重大技术突破与创新”,“推动和引领了国际高压污秽外绝缘技术的发展”,“成果达到国际领先水平。”

硕果累累

几十年的坎坎坷坷,几十年的磨难曲折,一代又一代防污闪人将困难担当,夯实了电力事业的基础,这些创新成果,像初春的田野,微风拂过,到处生机勃勃,防污闪人,在充满希望的土地上奋力开拓,播散希望的种子,收获了丰硕的果实。

该项目制定的新的污区划分标准和污区图在全国电网运行管理和电力规划设计总院及各大区电力设计院的输变电工程设计中得到全面使用。新建的西电东送超、特高压交直流输变电工程全面推广采用等价自然污秽的全工况耐受电压进行外绝缘设计,显著提高了输变电工程建设与运行的经济可靠性。

依据该项目成果研发的新一代复合绝缘子和防污闪涂料,以及耐陡冲击性能好的外伞型盘形绝缘子,在国内主要绝缘子厂获得技术转让。新一代产品自2002年首先在污闪多发的华北、华东及河南、辽宁等电网的外绝缘调整和500kV直流工程建设中开始应用,2007年在全电网推广,全面应用于特高压交直流工程建设。

项目实施至今,我国电网大面积污闪事故得到遏制,输电线路污闪跳闸率从2001年的0.12次/(百千米·年)大幅下降到2014年的0.001次/(百千米·年)。仅2013—2015年,襄樊国网、淄博泰光、东莞高能、广州迈克林等生产的新一代复合绝缘子和大连电瓷、四川环球、南京电瓷等生产的盘形绝缘子出口欧美及亚非拉58个国家和地区。大大提高了产品在国际市场上的竞争力。

该项目获授权发明专利16项、编制标准28项、发表论文295篇、SCI/EI收录137篇。2015年获得中国电力科学技术一等奖,2016年获得国家科技进步二等奖。

时光荏苒,项目成果的实施,极大地提高了我国电网安全运行的可靠性;改变了依赖人工清扫维护电网运行安全的被动局面,显著提高了我国输电线路和变电站的运维水平,为特高压电网与坚强智能电网的建设创造了有利条件。

国际话语

在几代防污闪人数十年工作的坚实基础上,全国产学研用联合攻关,取得重大技术突破与创新,得到国际同行的高度认可,提高了行业国际话语权。污区分界线被国际电工委员会污秽地区绝缘子选用标准IEC60815-1所采用,不同憎水性的污层模拟成为国际大电网组织技术导则TB361的试验方法、直/交流积污和有效污秽度修正方法被TB518所采用、复合绝缘子人工污秽试验方法成为TB555的试验方法。

“中国的污区图是这类文件中我所见过的最好的,提供了可为世界各国电力系统运行人员学习的实际解决方案和经验。硅橡胶绝缘子的研究及其在交直流特高压,包括交流超高压和直流工程中的工业应用居于世界最高成果的前列,开启了利用有机外绝缘设计输电系统的新方向。”美国电力电子工程师协会(IEEE)电介质与绝缘学会副主席Gubanski如是说。

岁月如歌,星罗棋布的的变电站,纵横畅通的电网,诉说着时代的变迁,闪耀着流动的脉搏。灯光下人们的笑脸,是电力防污闪人动力的源泉。前进中的电力事业,如夏日的小河,叮咚作响,奋力流向属于自己的海洋。

防污闪人——他们向祖国递交了一份优秀答卷,收获了电力事业的春天。未来,他们不忘初心,不停下奋斗的脚步,不抛弃对梦想的追逐。

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