近日,由中国电科院牵头的国家973计划项目“交直流特高压输电系统电磁与绝缘特性的基础问题研究”通过国家科技部验收。
项目针对特高压工程建设中如何“在确保输电安全可靠的前提下提升经济性和环境友好性”这一迫切需求,围绕“交直流特高压输电线路电晕放电机理及其电磁环境特性”、“复杂地理和气候条件下特高压大尺度外绝缘系统的放电机理”以及“特高压大尺度内绝缘系统在复合电场下的击穿机理与电磁暂态过电压效应”等三个科学问题,设置6个课题,26个子课题。
经过5年的研究攻关,三个科学问题研究取得了重要突破性进展,建立了一系列技术水平达到国际领先的测量系统。在电晕放电机理方面,建立了输电线路电晕放电宏观物理模型,发展了电晕放电理论;在电磁环境方面,提出了特高压线路空间离子流场、电晕损失、无线电干扰、可听噪声系列计算方法和高海拔修正方法;在空气间隙放电机理方面,发展了长间隙放电流注理论,初步实现了放电过程的定量分析;在绝缘子沿面放电机理方面,提出了反映污秽运动、粘附、固着和清洗微观物理过程的积污模型;在油纸绝缘击穿放电方面,建立了油纸绝缘空间电荷与击穿电压的关联关系,发展了复合电场下油纸绝缘击穿放电理论;在GIS绝缘系统击穿放电方面,获得了VFTO波形特征和时空传播规律,提出了VFTO作用下SF6气体击穿及绝缘子闪络的机理,提出了隔离开关高频电弧时变弧阻模型、GIS宽频模型及VFTO全过程仿真方法;在内绝缘系统击穿防护方面,提出了换流变压器绝缘结构优化设计方法,打破了国外技术封锁,提出了抑制VFTO的开关最佳速度和阻尼配置方案,实现了VRTO的深度限制。
基于项目成果,主导编写IEEE、IEC国际标准和国家、行业标准共计15项,提升了我国在国际电工领域的影响力。成果已应用于我国6个交流、4个直流特高压工程,指导输电线路优化设计,减小了空气间隙,缩短了绝缘子串长;指导变电站优化设计,解决了GIS变电站VFTO防护的世界性难题;共节约工程建设费用57.25亿元。同时,研究成果已支撑我国特高压直流输电技术走出国门,应用于巴西美丽山水电送出的两项特高压直流工程。