不输美国!我国特高压输电技术领跑全球,制定标准填补国家空白

电气学习室 2023-07-31
2274 字丨阅读本文需 6 分钟

变压器是电力系统中不可或缺的重要设备,它能够在不同电压等级之间转换电能,实现电力的输送和分配。变压器的技术水平直接影响着电力系统的安全、稳定和经济运行,也反映了一个国家的科技实力和工业水平。

中国是世界上最大的变压器生产和消费国,拥有众多的变压器企业和研究机构,涵盖了从低压到特高压,从普通到特种,从小型到超大型,从交流到直流,从油浸到干式,从单相到三相,从分相到整相等各种类型和规格的变压器产品。中国变压器技术在近年来取得了长足的进步和突破,不仅满足了国内市场的需求,也走向了国际市场,与世界先进水平接轨甚至领先。

我国特高压技术领跑全球

虽然我国已经是全球第二大经济体,科技、航天实力也突飞猛进,但在不少领域我国依旧处于落后局面,被西方”卡脖子”。因为西方国家掌握了这些关键技术,所以他们可以制定世界标准,甚至可以修改标准针对我国,这虽然让国人愤怒,但光愤怒没有用,只有掌握自主技术才能打破这种局面。好在经过我国的不懈努力,已在多个领域实现破局,尤其是特高压输电领域。

因为特高压输电技术我国有绝对优势,并且领跑全球,就连美国也难以超越。相信不少人还对美国去年的大停电记忆犹新,因为大规模降雪和风暴,得克萨斯州的电网遭到重创,至少400万户被停电。而在大规模停电后,得州又陷入停水、物资短缺等各种危机,甚至有人因为熬不过寒冷的冬夜而死亡。一场暴风雨就能让美国的电网瘫痪,可见其电网实力差劲,而我国不仅不会出现这种大面积断网,还有强大的特高压输电技术。

所谓特高压,是比高压还要高两个等级的电压,理论上难度并不高,但当电压高到一定程度,所有绝缘体都可能变成导体,危险系数直线上升。所以特高压技术的核心就在变压器,且需要高度绝缘,而最合适的材料就是陶瓷,可其承受力太低,仅能承受50千伏的电压,但特高压的直流电达到800千伏,交流电为1150千伏,远超陶瓷的承受力。对此美国的解决方法是将陶瓷无限叠加,最终造出一个重7000吨的特高压变压器。

不仅技术落后还损耗严重,但因为没有新技术美国只能凑活使用。然而美国能凑活我国却不能,因为我国发电地区只集中在几个省份,所以需要长距离输电,而7000吨的变压器显然不适合,为此我国只能寻找绝缘新材料。在科研人员多年的苦心研究下,终于发现了适合用在变压器上的绝缘纸,将特高压变压器的重量从7000吨降到500吨,这一技术奠定了我国特高压的领先地位。

而为了将变压器运输到全国各地,我国还特制了平板运输车,共有256个轮子,长达85米。正是这些技术,让我国特高压技术一路领先全球,即便美国也无法超越,而技术先进就意味着有望掌握行业话语权,甚至制定行业标准。未来如果美国想要升级特高压,只能采用我国标准,但无论绝缘纸还是平板运输车,都不会卖给美国,最多把运输车租给美方,其也应该感受一下被卡脖了的滋味!

中国变压器技术的主要优势

高效节能:中国变压器技术注重提高变压器的效率和降低损耗,采用了新型材料、新型结构、新型工艺、新型控制等手段,使变压器的空载损耗、负载损耗、噪音、温升等指标达到了国际先进水平。例如,中国自主研发的超高效节能油浸配电变压器,在空载损耗方面比国际标准低50%,在负载损耗方面比国际标准低30%,在噪音方面比国际标准低10分贝。

大容量高压:中国变压器技术能够制造出世界上最大容量和最高电压等级的变压器产品,满足了特高压、超高压、高温超导等领域的需求。例如,中国自主研发的1000千伏特高压交流单相自耦变压器,在容量方面达到了1000兆伏安培,在电压试验方面达到了1400千伏,在运行试验方面达到了1050千伏,创造了世界纪录。

智能化:中国变压器技术注重提高变压器的智能化水平,采用了物联网、云计算、大数据、人工智能等技术,实现了变压器的在线监测、远程控制、故障诊断、状态评估、寿命预测等功能。例如,中国自主研发的智能配电网用干式变压器,在具备传统干式变压器的优点之外,还具备了智能化的特点,能够实时监测变压器的运行参数,自动调节变压器的输出电压,自动切换变压器的工作模式,自动报警和保护变压器的安全。

多样化:中国变压器技术能够满足各种不同领域和场合的需求,开发出了多种特殊用途和功能的变压器产品,如风力发电用变压器、光伏发电用变压器、轨道交通用变压器、核电站用变压器、航空航天用变压器、医疗设备用变压器等。这些变压器产品不仅具备了高效、高可靠、高安全等特点,还具备了抗震、抗腐蚀、抗干扰、抗过载等特点,适应了各种复杂和极端的环境和条件。

我国主导制定首项变压器领域IEC国际标准

我国主导制定的首项变压器领域IEC国际标准填补国际空白。这是IEC范围内首项关于直流偏磁抑制装置的标准,实现中国在国际电工委员会变压器委员会中主导制定国际标准零的突破,为推动国家电网公司国际化发展起到积极作用。

当直流输电系统单极接入大地运行时,直流系统接地极会流入数千安培的直流电流,接地极周围地电位均会随之发生变化,在此范围内的中性点接地交流变压器和互感器均可能受到直流偏磁的影响。直流偏磁会引起主变噪声增大、振动加剧、能耗增加、局部过热及互感器设备特性变化等后果,严重影响设备安全稳定运行。为此,需在主变中性点串接直流偏磁抑制装置,以抑制流入主变绕组中的直流电流,起到减小直流偏磁影响的作用。目前,世界主流的直流偏磁抑制装置有电阻型和电容型两种,但此前尚无关于此项设备的IEC标准。

针对直流输电对交流电网影响所做的研究,公司走在了世界同行前列。其中,国网上海电力在直流偏磁影响领域已开展10多年研究和应用,成果丰硕。

IEC TS 60076-23标准由国网上海电力牵头制定,此项标准以我国研制及应用的直流偏磁抑制装置为基础,提出装置的运行条件和技术要求,规范直流偏磁相关技术词汇定义,规定直流偏磁抑制装置及附属设备使用条件、选型原则、技术性能参数、结构、试验及包装、运输、存储等方面的技术要求,明确电阻型和电容型装置选用条件。此项标准填补了IEC标准体系空白,对规范世界范围内直流偏磁抑制装置的生产、招标、运行及维护发挥了重要作用。

文章来源: 朱笑川,铁血观世界,北京交通大学

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