关于高压输变电设备自主化发展的思考.docx

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关于高压输变电设备自主化发展的思考

关于高压输变电设备自主化发展的几点思考

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发展设备思考高压关于自主

我国已连续四年进口高压输变电设备超过60亿美元，2003年仅l～7月进口就超过50亿美元，成为机械装备中进口额最大的产品。

高压输变电设备是电力工业的技术基础，其能否满足供应，技术水平、可靠性如何，决定了电力建设是否顺利和电力系统运行效率及安全水平，因此必须认真研究行业发展战略。

　　经过几十年的发展，我国高压输变电设备制造业已形成较为完整的制造体系，生产集中度较高，具有一定的自主研发能力，常规产品基本满足了国家电力建设的需求，并初具国际市场竞争力，已成为装备工业领域中具有较高技术含量的代表性成套设备和重要出口产品。

以西电、东北电、特变电工、保定天威、平顶山天鹰、许继、南瑞等一批重点骨干企业为主体，对交流500kV超高压输变电设备历经了20多年的更新换代，设计制造水平已与国际水平接近。

国产500kV变压器可靠性指标优于外国同类进口产品；国产高压开关设备可靠性明显提高，500kV罐式断路器和瓷柱式断路器基本可以满足国内电力市场需要；500kV电力系统控制保护和自动化保护设备可完全立足国内供应。

近几年，直流输电技术发展迅速，由于其在远距离大容量输电、电力系统联网、远距离海底电缆或大城市地下电缆送电等方面的技术优势，国内已开始大力发展。

特别是在三峡电力外送和西电东送工程的带动下，国内电力企业和设备制造企业通过引进消化国外技术，在直流系统仿真研究和设计、大型换流阀和电力电子器件、换流变压器和平波电抗器、直流控制保护技术和交、直流滤波技术方面取得突破性进展。

根据西北电力发展需要，在主要采用国产设备技术基础上，已开始建设交流750kV特高压输电工程。

信息来自:

输配电设备网

　　尽管我国超高压输变电设备的制造水平有了长足的进步，但由于重点骨干企业大都地处东北、西北和中部的老工业基地，且多为“一五”和“三线”建设时期发展起来的老国企，在改革、改组、改造方面欠账太多，企业生产经营状况和经济效益不佳，人才流失也相对严重，自主开发能力不强，与国际先进水平和我国电力工业不断发展的要求相比，在产品技术、品种、质量、成套能力等方面存在较大的差距。

突出表现为：

国产500kVC工S国内市场占有率不高，进口比例仍在90％以上；随着电网技术的发展，在500kV巨型电力变压器（如与60万kW机组配套的72万kVA三相变压器、大容量变电站用的75～150万kVA三相一体或组合式变压器）方面国内制造经验不足；在紧凑型、智能化的开关设备（类似国外PASS、MITS、HIS等产品）方面国内尚未研制出适用的产品；大吨位绝缘子（50吨以上）的生产条件不够完善，高压有机绝缘子的可靠性不稳定；超高压干式电缆技术尚不过关；直流输电在未来20年有很大的市场，但国内在系统设计、设备成套和换流阀、换流变压器的核心技术方面仍受制于国外公司。

此外在大功率可控无功补偿装置等超高压电网发展需要的新技术、新设备方面，国内前期研究不足。

　　随着近年来跨国公司的强强重组，其技术垄断的趋势越来越明显，在高压输变电设备自主化过程中，对于国内尚不过关的技术，采用纯技术引进方式局限性越来越大，要么通过建立合资企业生产，要么采用所谓“市场换技术”的模式，即结合重点工程开展技贸结合，合作制造，引进技术。

正是上述技术和贸易因素，导致输变电设备进口高居不下。

信息来自:

输配电设备网

　　根据国民经济发展和电力工业发展规划，按年装机3000万kW发电设备计算，输变电产品的年生产能力要达到4亿kVA，其中500kV以上超高压和特高压输变电设备不少于4000万kVA。

为满足电网提高输送能力、减少走廊占地、降低输电工程投资和输电成本的需要，特别是远距离大容量输电的需要，必须采取自主创新与对外合作相结合的方式，加快高压输变电设备的自主发展。

一、直流输电成套设备

　　由于在大容量长距离送电和联网方面的技术优点，大规模直流工程的建设日益增多，国内电力企业和制造企业应在三峡左岸——常州、三峡——广东和贵州——广东直流工程引进技术合作制造的基础上，做到自主咨询研究、自主成套设计、自主制造供应、自主建设调试，结合三峡左岸——上海直流工程，全面实现直流系统设计、换流站设备成套设计和直流工程设计自主化和设备制造国产化，综合国产化率应达到70％左右。

并积极做好更高电压（±600kV以上）直流设备的研究工作。

在近期应着力解决：

　　1．招标方式问题

　　设计自主化和设备国产化取决于国内企业参与的程度，关键是招标方式。

在设备招标采购中，应以中方为主组成联合体投标，中外联合设计、合作制造，由外方提供技术质量保证。

信息来自:

　　2．设计技术自主化问题

　　直流输电核心设计技术主要有直流系统设计技术、换流站设备成套设计技术、直流工程设计技术。

直流系统设计是业主和规划设计单位在保证大电网运行稳定的前提下进行系统规划研究，确定直流工程的运行方式和性能指标，制定功能规范书，为业主制定标书提供依据；换流站设备成套设计是设备制造与成套单位依据招标书的要求，针对换流站设备开展设备成套技术研究，确定设备技术条件，优化成套设备的技术经济性能，制定设备技术规范，协调设备制造、试验和质量监控等；直流工程设计是工程设计单位依据招标书和成套设备的要求进行工程施工设计，包括换流站和直流输电线路工程施工设计等。

　　在已建工程中，系统设计基本实现了自主化；但直流工程设计和换流站设备成套设计一直以外方为主，导致了依赖国外企业进行设备总承包的局面。

为了解决直流系统设计自主化问题，应从体制改革入手，组织国内制造企业、设计单位、相关科研机构等力量，构建新的直流系统设计和工程成套体系。

根据目前的实际情况，可以项目业主牵头组织并具体负责直流系统设计，成套设备制造企业具体负责换流站设备成套设计，有关电设计院具体负责直流工程设计。

由外方提技术支持。

信息来源:

　　3．换流站设备自主化制造问题

　　在已建工程中，由于未能实现自主设计，换流站设备均由国外企业总承包，并提供键材料和部件，由国内企业分包组装部分设备，没有实现产品设计制造的自主化。

应通过中外联合设计，合作制造，掌握换流阀、换流变压器和平波电抗器等主设备材料、部件的采购规范，实现设备自主设计制造。

直流控制保护设备是换流站成套设备的核心。

目前结合灵宝工程和科技攻关，已消化了引进的技术，应立足国内提供。

二、大容量电力变压器

　　目前国内60万kW机组和500kV升压与降压变电站多采用单相24万和25kVA的变压器组。

为适应大负荷中心供需要，节约变电站占地，在保证可靠性的前提下，必须加快发展72～150万kVA三相一体或组合式变压器。

为解决巨型变压器运输问题，各企业必须加快出海口建设（最好的方式是联合建厂）。

三、智能化电气设备

　为满足现代变电站节约用地和自动化的要求，要依托国内“产、学、研”力量加快自主开发，在此基础上扩大对外经济技术合作，发展紧凑型、智能化、数字化的GIS／H-GIS和其它具有数字化、网络化控制、免维护、在线状态检修功能的设备；同时还要加快发展电网调度自动化及通信设备、电力市场需要的高精度计量设备和结算设备。

信四、无功补偿设备

　　串补技术是一种提高输电通道能力的有效技术。

随着电力电子技术的发展，在常规串补基础上，又发展了可控串补技术。

可控串补技术可以抑制低频震荡、防止次同步谐振、控制线路潮流，预计到2010年全国500kV电网将投产串补容量1000～1200万kvar，要加快串补和可控串补设备的研制。

在此基础上还要加快发展大容量动态无功补偿装置、可控电抗器，开展FACTS技术的实用研究。

五、线路设备

　　为提高电网输送容量、满足长距离大跨越送电的需要，要加快大截面耐热导线和大吨位（50～80吨级）、大爬距、高耐污、方便运行的绝缘子的研制与生产。

还要加快发展高压和超高压（220～500kV）干式电缆，以满足高落差水电站和大城市电网的需要。

光纤复合架空地线（OPGW）通信系统国内已开始研制，要尽快实现产业化。

六、特高压输变电设备

　　建设好西北750kV特高压工程，实现750kV变压器、并联电抗器和GIS／AIS设备的自主化生产，加快百万伏设备制造前期研究。

换流变

　　换流变是换流变压器的简称。

　　换流变市场特变电工优势显著。

ABB、西门子、西电集团、特变电工、天威保变是主要的换流变提供商。

特变电工在引进了西门子技术后竞争优势尤为显著，目前市场占有率已经达到45%。

　　换流变压器是直流输电系统的主要设备，其主要参数按直流系统的特殊要求确定。

换流变压器的作用是向换流器供给交流功率或从换流器接受交流功率，并且将网侧交流电压变换成阀侧所需要的电压。

　　在整流站,用换流变压器将交流系统和直流系统隔离,通过换流装置将交流网络的电能转换为高压直流电能,利用高压直流输电线路传输;在逆变站,通过换流装置将直流电能转换为交流电能,再通过换流变压器送到交流电网;从而实现交流输电网络与高压直流输电网络的联络。

换流变压器提供相位差为30°的12脉波交流电压,以降低交流侧谐波电流,特别是5次和7次谐波电流;作为交流系统和直流系统的电气隔离,削弱侵入直流系统的交流侧过电压;通过换流变压器的阻抗限制直流系统的短路电流进入交流系统;通过换流变压器可以实现直流电压较大幅度的分档调节。

　　与普通电力变压器相比，由于运行条件不同，换流变压器具有一些特性：

　　1、存在直流偏磁问题。

直流偏磁不仅导致铁心周期性的饱和，并发出低频噪声，而且也将使得变压器的损耗和温升大幅增加；

　　2、需要更高的绝缘裕度。

换流变压器在运行中既要承受交流电应力作用，又要承受较大分量的直流电应力作用，要求变压器绝缘尤其是阀侧绝缘对运行中的工作场强有足够的耐受裕度，其绝缘问题非常突出。

换流变压器在运行中的绝缘事故在全部事故所占比例为50%左右。

　　3、大范围有载调压能力当换流变压器桥臂短路时，为了限制过大的短路电流损坏换流阀，换流变压器应具有足够大的短路阻抗，即具有较大的漏电抗。

同时，为满足阀侧电压随负载变化而经常变化的要求，换流变压器还具有大范围的有载调压能力，使得其有载分接头档位远多于普通电力变压器。

　　4、谐波问题换流变压器在运行中会流过特征谐波和非特征谐波电流。

这些谐波作用于变压器漏磁使得变压器杂散损耗增大，有时还会使一些金属部件和油箱产生局部过热。

数值较大的谐波磁通会引起磁滞伸缩噪音，且处于声觉敏感频段，必须采取有效的隔音手段。

　　5、由于系统有降压运行的要求，网侧分接范围大（30%左右），级数多。

并且运行方式的多样性，增加了换流变设计的复杂性。

　　6、在结构上由于阀侧套管要深入到阀厅中，为了防止换流变发生事故时殃及到阀体，所以阀侧套管采用干式套管。

　　7、换流变压器中最常见的故障多见于线圈绝缘损坏、油纸绝缘强度降低、分接头变换器、套管以及冷却系统（泵）故障，换流变压器的故障率大约是交流变压器的两倍。

对于特高压变压器而言，需要关注的是阀绕组与接地—交流绕组之间的主直流绝缘结构。

目前采用的某些在线检测系统虽然能够避免发生一些可能发生的故障，但由于该系统的设计还不够成熟，不能尽早地检测出可能发生的灾难性损坏并采取纠正措施。

对于首次研制的特高压换流变压器，其设计和生产可靠性必须依靠模拟试验验证，同时，这些试验结果也是设备运行后故障诊断的基础。

　　直流电压的极性可能迅速反转，这些问题使得它的内绝缘电位分布与普通电力变压器有很大的差别。

在不同绝缘材料电压分配中，对于交流电压、暂态冲击过电压以及直流电压将做不同的考虑。

交流电压的分配取决于材料的介电常数比率，直流电压的分布取决于各种材料电阻率的比率。

换流变压器内绝缘大多采用变压器油、纸、压板等纤维素固体材料。

它们的介电常数之比不超过1∶3。

但材料电阻率的大小受很多外部因素影响，比如温度、湿度、场强、时间、老化等等，其电阻率之比可能超1∶1000。

因此，由于这些因素的影响使得换流变压器在直流电场作用下绝缘中的电位分布与交流有很大差异。

因此，特高压换流变压器在结构设计、绝缘配置以及试验等方面必须重点加以考虑。

向—上特高压换流站极Ⅱ换流变展开施工

　　3月15日，向家坝—上海±800千伏特高压直流输电工程奉贤换流站极Ⅱ高端换流变安装施工开始实施，3月16日，复龙换流站极Ⅱ低端首台换流变开始安装。

向—上工程极Ⅱ高、低端换流变安装工作由此全面展开。

　　按照计划，奉贤站极Ⅱ低端3月31日前建成并实现带电，复龙站极Ⅱ低端4月16日前建成并实现带电；6月中旬建成极Ⅰ高端，6月底建成极Ⅱ高端，如期实现双极全压送电的目标。

截至3月23日，奉贤换流站首台极Ⅱ高端换流变已安装完成，极Ⅱ高端换流变安装施工与极Ⅱ低端换流变冲击带电调试同时进行。

复龙换流站完成了极Ⅰ低端6台换流变压器、极Ⅰ高端1台、极Ⅱ低端1台换流变的安装施工工作。

蒋村输变电扩建工程开工

　　3月16日，河南安阳220千伏蒋村输变电扩建工程正式开工。

该工程预算投资1.8亿元，

郑州供电公司投入25亿元完善电网

  3月18日河南郑州供电公司2010年将投资25.99亿元，完成电网建设项目26项，其中包括220千伏柳林扩建、常庄扩建工程、110千伏图强、紫竹输变电工程等，总投资约25.99亿元，当年计划投产14项，计划投产线路71千米，计划投产变电容量275.8万千伏安，完成投资8.16亿元

浙江500千伏凤仪变扩建工程开工

  3月18日，浙江省送变电工程公司负责施工的500千伏凤仪变扩建工程顺利开工。

  500千伏凤仪变是浙江中部枢纽变电站，是连接浙江北部电网和南部电网的重要枢纽，主要担负着绍兴西部及金华东部地区的供电任务，本次扩建工程计划于6月5日启动投产。

顺德500千伏变电站开工建设

   3月18日，河北省电力公司重点工程——顺德（邢台南）500千伏变电站正式开工建设。

顺德500千伏变电站是沙河电厂配套送出工程，本期安装一组100万千伏安主变，新建500千伏出线6回、220千伏出线3回，静态投资3.12亿元，计划于2011年5月竣工。

浙江台州500千伏柏树变电站Ⅱ期扩建工程顺利投运

  3月19日，浙江台州500千伏柏树变电站Ⅱ期扩建工程顺利投运，新增100万千伏安主变1组；3月16日，玉环县220千伏古城输变电工程一、二期同时建成投运，新增2台24万千伏安主变。

  台州电网的“1021”目标是全年完成主网建设投资10亿元，全市110千伏及以上变电容量突破2000万千伏安、变电站突破100座。

铁岭投资7.8亿元强化电网架构

   3月23日，辽宁铁岭供电公司2010年计划投资7.8亿元强化电网架构，新增变电容量45万千伏安，新建66千伏及以上线路486千米，2010年继续加大电网建设和投资力度，实施13个66千伏及以上电网建设项目。

其中，220千伏项目包括开原业民输变电工程、哈大客运专线新铁岭牵引站供电工程、沈铁线改造工程等5项。

项目建成后，将进一步完善铁岭220千伏电网架构，提高当地供电能力和供电可靠性，并为当地丰富的风电资源接入提供保障。

500千伏祥庄工程开始组塔

   3月23日，500千伏祥符至庄周线路工程Ⅱ、Ⅲ标段开始组立首基铁塔，祥庄线起于河南开封500千伏祥符变电站，止于商丘500千伏庄周西变电站，线路全长133千米。

祥庄线路工程共分为三个标段，其中第Ⅰ标段由河南第二火电建设公司施工，第Ⅱ、Ⅲ标段由河南送变电建设公司承建。

其中，第Ⅱ、Ⅲ标段全长86千米，共有铁塔223基,祥庄线的建设，将进一步加强商丘500千伏电网与河南主网之间的联系，保证商丘电网供电可靠性；远期还可为周口地区建设特高压开辟新的500千伏通道。

该工程预计7月15日竣工。

河西工程750千伏河西工程永金一标段施工

  “750千伏永金一标段铁塔组立试点正式开始！

”随着这一声响亮的口令，烟花绽放，鞭炮齐鸣，负责安装的施工人员迅速爬上高81米的铁塔，横担在施工人员默契的配合下，缓缓吊入指定位置，750千伏永金一标段铁塔组立工作正式开始！