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1、特高压交流设备国产化特高压交流设备国产化 研制与工程应用研制与工程应用孙孙 昕昕国家电网公司国家电网公司20132013年年1111月月2121日日2发展特高压，设备是关键。发展特高压，设备是关键。特高压输电代表了国际高压输电特高压输电代表了国际高压输电技术研究、设备制造和工程应用的最高水平。技术研究、设备制造和工程应用的最高水平。20042004年底国家电网年底国家电网公司提出发展特高压输电之时，世界上没有商业化运行的特高压公司提出发展特高压输电之时，世界上没有商业化运行的特高压工程，没有成熟的特高压设备和技术。工程，没有成熟的特高压设备和技术。既既“不能买不能买”，也，也“买不来买不来”，
2、中国研发特高压设备，必须走自主创新的国产化路线。，中国研发特高压设备，必须走自主创新的国产化路线。320062006年年8 8月，国家核准建设月，国家核准建设1000kV1000kV晋东南晋东南南阳南阳荆门特荆门特高压交流试验示范工程，高压交流试验示范工程，作为我国特高压设备自主化的依托工作为我国特高压设备自主化的依托工程。程。在掌握特高压设备核心技术并通过运行验证基础上，国家在掌握特高压设备核心技术并通过运行验证基础上，国家相继核准扩建特高压交流试验示范工程、建设皖电东送淮南相继核准扩建特高压交流试验示范工程、建设皖电东送淮南上海特高压交流工程和浙江上海特高压交流工程和浙江福州特高压交流工程
3、，持续推动福州特高压交流工程，持续推动国产特高压设备技术创新和工程应用，实现了全面突破。国产特高压设备技术创新和工程应用，实现了全面突破。4一、国产化研制思路一、国产化研制思路二、创新成果二、创新成果三、工程应用情况三、工程应用情况5一、国产化研制思路一、国产化研制思路国产化研制面临三大挑战国产化研制面临三大挑战一是技术难度大。一是技术难度大。特高压设备大都达到了现有设计制造的极特高压设备大都达到了现有设计制造的极 限，限，需要承受高强度、极不均匀的电、磁、热、力联合作用，但需要承受高强度、极不均匀的电、磁、热、力联合作用，但 受制造、运输等条件严格限制，尺寸、重量不能简单线性放大，受制造、运
4、输等条件严格限制，尺寸、重量不能简单线性放大， 需要研发新技术、新结构和新材料，实现重大技术突破。需要研发新技术、新结构和新材料，实现重大技术突破。例如：与常规500kV产品相比， 特高压变压器的电压提高了1倍、容 量提高了2倍，但受运输限制，宽度 和高度几乎不能增加，长度也仅增加 了50%，导致内部高场强区体积从10 增加至90，显著加大了电、磁、 热和机械设计难度与质量控制难度。6二是可靠性要求高。二是可靠性要求高。特高压输电容量大、系统位置重特高压输电容量大、系统位置重要，必须具有与其重要性相适应的高可靠性。我国的特高要，必须具有与其重要性相适应的高可靠性。我国的特高压工程是国家正式核准
5、建设的需要商业化运行、具有示范压工程是国家正式核准建设的需要商业化运行、具有示范效应的工程，需要在全电压、大功率下长期安全运行，关效应的工程，需要在全电压、大功率下长期安全运行，关系电网发展方式，进一步增加了国产化研制压力。系电网发展方式，进一步增加了国产化研制压力。7三是研发基础薄弱。三是研发基础薄弱。特高压项目启动之初，国内特高压项目启动之初，国内500kV500kV设备设备及关键原材料、组部件仍主要依赖进口，技术、标准和设备均及关键原材料、组部件仍主要依赖进口，技术、标准和设备均建立在引进、消化、吸收基础上，基础薄弱、受制于人。在我建立在引进、消化、吸收基础上，基础薄弱、受制于人。在我国
6、工业和技术基础上，自主开发世界上一个全新的、最高电压国工业和技术基础上，自主开发世界上一个全新的、最高电压等级输电所需的全套设备并安全运行，极具挑战和风险。等级输电所需的全套设备并安全运行，极具挑战和风险。89为应对特高压设备国产化研制的艰巨任务、在较短时间为应对特高压设备国产化研制的艰巨任务、在较短时间内取得全面突破，国家电网公司研究提出了内取得全面突破，国家电网公司研究提出了依托工程、业主依托工程、业主主导、专家咨询、质量和技术全过程管控的产学研用联合创主导、专家咨询、质量和技术全过程管控的产学研用联合创新模式新模式，集中国内电力、机械行业的优势资源和力量，建立，集中国内电力、机械行业的优
7、势资源和力量，建立创新联合体，立足国内、开放式创新，形成创新合力。创新联合体，立足国内、开放式创新，形成创新合力。研制思路研制思路（一）建立（一）建立产学研产学研用联合攻关体系用联合攻关体系在国家支持下，综合运用市场、政策、资金、技术等各种在国家支持下，综合运用市场、政策、资金、技术等各种措施，打破用户与厂家、厂家与厂家等创新主体之间的技术壁措施，打破用户与厂家、厂家与厂家等创新主体之间的技术壁垒，垒，在国家电网公司主导下，依托工程，建立由国内在国家电网公司主导下，依托工程，建立由国内100100多个多个厂家、科研、设计、试验、建设、运行单位和高等院校及专家厂家、科研、设计、试验、建设、运行单
8、位和高等院校及专家委员会共同组成的创新联合体委员会共同组成的创新联合体，统一组织协调特高压设备国产，统一组织协调特高压设备国产化研制工作，有效整合了国内各方的创新资源。化研制工作，有效整合了国内各方的创新资源。10（二）坚持把安全可靠放在首要位置（二）坚持把安全可靠放在首要位置突出强调风险意识，以保障长期安全运行为目标，将突出强调风险意识，以保障长期安全运行为目标，将安全可安全可靠第一靠第一的原则落实到设备选型、采购、技术路线选择与产品设计的原则落实到设备选型、采购、技术路线选择与产品设计的每个细节，落实到研制人员选拔与培训、原材料选型与检验、的每个细节，落实到研制人员选拔与培训、原材料选型与
9、检验、加工环境、加工设备、生产制造、试验检验、运输安装和现场调加工环境、加工设备、生产制造、试验检验、运输安装和现场调试试验的每个环节，落实到参与设备研制的每个人员。试试验的每个环节，落实到参与设备研制的每个人员。11（三）大力开展科研攻关（三）大力开展科研攻关组织开展组织开展关键共性技术联合攻关关键共性技术联合攻关，共享研究成果和经验。，共享研究成果和经验。特别重视计算机模拟计算方法、结果与设计方案的试验验证，特别重视计算机模拟计算方法、结果与设计方案的试验验证，建设世界领先的全套高电压、强电流试验研究能力，创造条件建设世界领先的全套高电压、强电流试验研究能力，创造条件开展关键组部件和关键结
10、构的模型试验和裕度试验，组织中间开展关键组部件和关键结构的模型试验和裕度试验，组织中间产品运行试验，产品运行试验，研究典型结构和材料在特高压、强电流电磁作研究典型结构和材料在特高压、强电流电磁作用下的特性规律用下的特性规律，突破新结构、新材料和新设计技术难关。，突破新结构、新材料和新设计技术难关。12（四）坚持从设计源头抓质量（四）坚持从设计源头抓质量从功能需求、技术路线和设计原则抓起，从功能需求、技术路线和设计原则抓起，确保国产设备先确保国产设备先天具有天具有“强健强健”体质。体质。全面调研、认真借鉴国内外同类设备研制全面调研、认真借鉴国内外同类设备研制的经验教训；统一技术路线和重大设计原则
11、；立足试验验证结的经验教训；统一技术路线和重大设计原则；立足试验验证结果，组织多方案联合优选；组织厂家互校设计、优势互补；发果，组织多方案联合优选；组织厂家互校设计、优势互补；发挥国内外专业研究机构的优势，作为第三方进行专题设计校核挥国内外专业研究机构的优势，作为第三方进行专题设计校核；针对每类设备、每个专业方向大量组建固定专家团队进行设；针对每类设备、每个专业方向大量组建固定专家团队进行设计审查，反复论证，实现了设计方案的高可靠性和最优化。计审查，反复论证，实现了设计方案的高可靠性和最优化。13（五）全过程严格管控质量（五）全过程严格管控质量重视一线人员的选用、培训和管理，严格控制原材料重视
12、一线人员的选用、培训和管理，严格控制原材料组部件来源，实时监控加工设备和生产环境状态，强化工组部件来源，实时监控加工设备和生产环境状态，强化工艺过程控制和检查试验，强力推行由工厂技术负责人带队艺过程控制和检查试验，强力推行由工厂技术负责人带队的设计、工艺、生产和质监联合检查，业主全过程驻厂监的设计、工艺、生产和质监联合检查，业主全过程驻厂监造并延伸监造至关键原材料和组部件，加强设备运输和现造并延伸监造至关键原材料和组部件，加强设备运输和现场安装试验的质量要求。质量管控全面覆盖了从原材料检场安装试验的质量要求。质量管控全面覆盖了从原材料检验、生产制造、出厂试验到运输和现场安装的整个过程。验、生产
13、制造、出厂试验到运输和现场安装的整个过程。14（六）严把试验验证关口（六）严把试验验证关口推动试验检测能力升级，采用严格的型式试验、出厂试验推动试验检测能力升级，采用严格的型式试验、出厂试验标准与判据，开展整机真型试验和大比例抽样试验，进行整机标准与判据，开展整机真型试验和大比例抽样试验，进行整机极端工况安全裕度试验和长时间带电考核，研发现场试验技术极端工况安全裕度试验和长时间带电考核，研发现场试验技术和试验设备，力求在各个试验关口严格把关。在技术难度、制和试验设备，力求在各个试验关口严格把关。在技术难度、制造难度大幅提升情况下，实现了比常规造难度大幅提升情况下，实现了比常规500kV500k
14、V、750kV750kV设备更高设备更高的性能指标和质量稳定性，全面达到了设计预期。的性能指标和质量稳定性，全面达到了设计预期。1516二、创新成果二、创新成果17国内电力、机械行业团结协作、攻坚克难，依托特国内电力、机械行业团结协作、攻坚克难，依托特高压工程实践，高压工程实践，全面攻克了特高压交流设备核心技术难全面攻克了特高压交流设备核心技术难题，成功研制了全系列特高压交流设备，创造了一大批题，成功研制了全系列特高压交流设备，创造了一大批世界纪录，占领了国际高压设备制造技术的制高点。世界纪录，占领了国际高压设备制造技术的制高点。（一）1000MVA特高压变压器研制成功两柱并联、三柱并联两种结
15、构形式的研制成功两柱并联、三柱并联两种结构形式的1000MVA1000MVA单体单体 式特高压变压器并实现工程应用，创造了变压器行业电压等级、式特高压变压器并实现工程应用，创造了变压器行业电压等级、 单体容量、单柱容量的世界纪录，具备有载调压能力，实现无局单体容量、单柱容量的世界纪录，具备有载调压能力，实现无局 部放电设计，温升、损耗、噪音等关键性能指标国际领先。部放电设计，温升、损耗、噪音等关键性能指标国际领先。特变电工沈变（三柱）特变电工沈变（三柱）天威保变（三柱）天威保变（三柱）18西电西变（双柱）西电西变（双柱）山东电工电气（双柱）山东电工电气（双柱）（二）1500MVA特高压变压器研
16、制成功研制成功1500MVA1500MVA单体式特高压变压器样机，与单体式特高压变压器样机，与1000MVA1000MVA产品产品 相比，容量增大相比，容量增大50%50%、重量仅增加、重量仅增加20%20%。该变压器可与特高压线路。该变压器可与特高压线路 输送能力形成良好匹配，将在后续运输条件较好的工程中采用。输送能力形成良好匹配，将在后续运输条件较好的工程中采用。19天威保变（三）特高压升压变压器研制成功发电厂用研制成功发电厂用400MVA400MVA单体式特高压升压变压器样机，可单体式特高压升压变压器样机，可与百万机组形成与百万机组形成“一机一变一机一变”搭配。安徽平圩电厂三期工程将采搭配。安徽平圩电厂三期工程将采用该技术，直接升压至用该技术，直接升压至1000kV1000kV接入皖电东送特高压工程。接入皖电东送特高压工程。特变电工沈变山东电工电气20研 制 成 功 额 定 容 量研 制 成 功 额 定 容 量200Mvar200Mvar、240Mvar240Mvar和和320Mvar320Mvar的系列特高压并联的系列特高压并联电抗器并用于实际工程，电
