20年研发,攻克三大难题,中国首创高电压核心技术,领先世界

2020-03-31
作为关键电学计量标准,国家工频高电压标准装置是统一全国工频高电压量值的最权威依据。可以说,国家工频高电压基础标准装置是统一全国工频高电压量值的基本标尺,代表着工频高电压最高测量能力。
而高电压计量装置测量准确与否,关系到电网安全和发电、供电、用电的公平公正。这也是中国自主研发特高压走出国门的需要。
“一般家里用电每月不过几百度,但是特高压一年输送的电量可超过百亿度,此时,精准结算送电量就显得特别重要。” ——项目主要研发人黄奇峰
一个国家只有拥有了高水平的高电压基础标准装置,在国际上与其他国家实现互认,才能在高电压技术领域、在电力装备进出口中拥有话语权。
如果做不出一套独立自主的高精度特高压标准装置,被迫依赖外国技术,装备出口肯定要受制于人,难以走出一条技术强国之路。
我国高电压计量存在三个问题。一是高电压量值测量受电场、磁场、温度变化等环境因素影响的机理复杂,精度提高难。二是随着杂散参数对工频高电压基础标准装置准确度影响急剧增大,高精度量值向高电压等级拓展难。三是现场工况复杂多变,保证现场量值准确可靠难。这些问题不仅仅是我国电力计量人心中的痛点,更影响了电力、铁路、航天等涉及高电压测量相关领域的发展。
为此,中国从20世纪末就开始攻关高电压基础标准装置,在那个时代(90年代末)我国主要采用“全绝缘电磁式电压互感器”和“压缩气体电容器”建立工频高电压计量标准。高电压基础标准装置电压等级较低、准确度水平不高,长期以来不得不高价进口国外设备作为最高标准,核心技术始终受制于人,特高压领域国内外更是毫无经验可借鉴,团队只能摸着石头探路。
在团队攻关研发的20年时间里,中国电网实现了大跨越式的进步与发展。中国成功完成了特高压±800kV直流输电工程。成为了世界首个、也是唯一一个成功掌握并实际应用特高压这项尖端技术的国家,全面突破了特高压技术,率先建立了完整的技术标准体系。
国家电网建立的完善系统的特高压与智能电网技术标准体系,拥有企业标准356项、行业标准90项、国家标准44项,编制国际标准19项。
2013年,IEC主席称:中国特高压交流电压标准已成为国际标准电压。这是中国电力第一次在国际上抢到了制定标准的话语权。
除了特高压输电技术全球标准的基础技术来自国家电网,智能电网国际标准体系的基础技术中国也作出了巨大的贡献。
可以说,在近20年的时间里,中国在电力领域实现了质的跨越。
而高电压基础标准装置研发团队在历经20年的努力之后,2015年11月,自主研发的国际首台1000千伏特高压互感器现场试验车在“淮南-南京-上海”特高压工程沪西站、东吴站、泰州站等特高压变电站电力互感器交接试验中成功应用,实现了110千伏~1000千伏电压等级的高压计量高可靠现场校准系统的全覆盖,这标志着国家工频高电压标准装置成功,而且是国内外首创。
团队创新性采用分级绝缘、多重结构协调优化技术,解决了因电压等级从500千伏提升至1000千伏引起的电场磁场分布严重不均匀、泄漏电流急剧增大影响准确测量的难题;采用可调电容柔性分压方法,解决了因上下两级分压比例漂移造成的绝缘击穿难题。
我们还首创了电磁式工频高电压比例叠加量值溯源方法,实现了直接测量自校准准确溯源;创建了国家工频高电压全系列基础标准装置,与德国、美国、加拿大等国家基础标准装置相比,准确度更优,且电压等级最高;建立的1千伏~1000千伏国家工频高电压基础标准装置,成为我国法定最高等级社会公用计量标准,电力、航天、高铁、核工业等各行业高电压计量设备已100?源到该标准装置。
由项目量值传递的高压互感器已出口至德国、日本、菲律宾等国家,项目近三年累计经济效益13.23亿元。
这标志着我国在工频高电压计量领域取得重大技术跨越,由长期跟跑西方发达国家跃变为国际领先,在行业内真正掌握了话语权。
2019年12月,国家宣布高精度全系列高电压基础标准装置成功实现应用,保障了高电压量值统一和计量准确可靠,覆盖全电压系列。
目前,该研究团队已经着手更高准确度等级的交直流电压电流标准研究,为未来国家更高层次的需求储备力量。


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