《±800kV特高壓直流輸電關鍵成套技術裝備研制及產業化》獲中國機械工業科學技術特等獎

文／機械工業北京電工技術經濟研究所 果巖／

2006年初，中國南方電網公司開工建設“云南—廣東”±800千伏特高壓直流輸電工程；2007年底，國家電網公司建設“向家壩—上海”±800千伏特高壓直流輸電工程。鑒于此，為滿足世界上首條±800kV直流輸電工程缺少輸變電主設備標準的急需，解決工程建設的實際需要，迫切需要我國開展特高壓直流關鍵設備規范，從標準層面做好對我國發展特高壓直流輸電技術的標準支撐。

機械工業北京電工技術經濟研究所承擔了國家科技部的國家“十一五”科技支撐計劃“特高壓輸變電系統開發與示范”課題22的任務，組織行業的科研和企業單位共同研制我國特高壓直流輸電用設備標準，榮獲2011年度中國機械工業科學技術特等獎。

此次獲獎的“±800kV特高壓直流輸電關鍵成套技術裝備研制及產業化”項目是在國家重大技術裝備支撐計劃項目的支持下，以形成±800kV直流輸電設備國家標準體系為研究目標，項目實施以我國在建±800kV直流輸電工程為基礎，以自主創新技術為手段，以推進特高壓直流工程自主化設計、設備自主化制造能力為方向，解決我國特高壓直流設備規范化問題。

深入開展±800kV特高壓直流換流站關鍵設備技術標準研究，確定特高壓直流輸電系統對設備的要求，各設備主要性能參數，最終完成±800kV特高壓直流換流站關鍵設備的技術規范。具體包括：《±800kV直流輸電用油浸式換流變壓器技術參數和要求》；《高壓直流輸電用干式空心平波電抗器》；《±800kV直流系統用金屬氧化物避雷器》；《±800kV直流系統用支柱絕緣子 第1部分：環氧玻璃纖維棒芯復合絕緣子》；《±800kV直流支柱復合絕緣子 第2部分：瓷質芯體復合絕緣子》；《±800kV直流系統用穿墻套管》；《高壓直流輸電系統直流電壓測量裝置》；《高壓直流輸電系統直流電流測量裝置 第1部分 電子式直流電流測量裝置》；《高壓直流輸電系統直流電流測量裝置 第2部分 電磁式直流電流測量裝置》；《高壓直流輸電系統直流轉換開關設備》。

1 技術創新點

1.1 研究內容在世界上具有原始創新性和集成創新性，形成國內外第一個±800kV直流輸電系統標準體系和特高壓直流設備標準。

特高壓直流輸電標準體系要充分反映我國特高壓直流的研究成果。目前國際上還沒有建立完整的直流輸電標準體系，IEC、IEEE等國際組織也只在個別工作組有少量與直流輸電相關的標準，遠遠不能滿足直流工程的需要。

技術標準體系的建立定位是建立我國±800kV特高壓直流輸電系統用主設備的技術標準體系。體系研究對象是主設備及其系統中與主設備相關的因素，如工程對主設備的要求、環境對主設備的要求以及主設備間的相互關系等。

特高壓直流輸電主設備技術標準體系除了滿足我國±800kV特高壓直流輸電工程的需要，保障特高壓直流輸電主設備的成功研發和可靠安裝使用外。作為技術標準體系還應考慮體系的通用性與普遍的適用性。

標準體系采用層次性結構形式，體系的第一層次的基礎標準，包括術語、特高壓直流輸電系統性能、系統損耗、換流站噪聲四個方面的標準；體系的第二層次由試驗標準、設計導則、設備成套導則、可靠性、環境要求以及設備交接共6個方面的標準構成；體系的第三層次，全部為主設備標準，共包括換流變、平波電抗器、換流閥、晶閘管、避雷器、套管、絕緣子、濾波器、控制與保護、直流斷路器、直流測量等十余個方面，由南網牽頭承擔的“十一五”國家科技支撐計劃重大項目“特高壓輸變電系統開發與示范” 課題 22“±800kV直流輸電系統設計規范研究”中研究制定的11項主設備國家標準研制項目都在這個層面中。

1.2 在國家標準制定中提出的如何綜合體現不同技術的解決方案，為我們今后在這一領域的發展奠定了基礎。

依托我國在建的世界首條特高壓直流輸電工程，以我國自主研發技術為主，參考企業規范，完成的標準全部為我國自主制定，填補了國內外該領域的空白。

我國首條特高壓直流輸電云-廣工程以及隨后開工的向-上工程，其系統參數、設備布局、要求不盡相同，實質是兩種技術的體現。但著眼于直流輸電設備的自主設計與制造，國家層面的標準應該是具有普遍指導意義的，而不僅僅針對某一項工程，相關政府部門、國家標準化管理機構在參加本任務歷次會議中也曾多次提出這個問題。本標準的提出，根據國家特高壓直流輸電工程的實際情況，并兼顧今后的原則，具體采用了解決方案。

將目前在建工程的不同技術特點作為標準的資料性附錄，提供標準使用者作為設計、制造及試驗的參考，對于能在標準內容中涵蓋在建工程典型特點的，則直接體現在標準正文的條款中。

2 技術難度

2.1 融合不同技術體現國家標準對特高壓直流輸電的指導

我國首條特高壓直流輸電云-廣工程以及隨后開工的向-上工程，其系統參數、設備布局、要求不盡相同，實質是兩種技術的體現。但著眼于直流輸電設備的自主設計與制造，作為國家層面的標準應該是具有普遍指導意義的，而不僅僅針對某一項工程。本任務除了從國家標準工作組人員構成上注意由系統、工程、制造、運行、高校各方面專家組成。重點提出了國家標準要著眼目前，兼顧今后的原則，具體采用了兩個解決方案。一是將目前在建工程的不同技術特點作為標準的資料性附錄，提供標準使用者作為設計、制造及試驗的參考，例如直流輸電用金屬氧化物避雷器、干式空心平波電抗器、穿墻套管、復合支柱絕緣子以及直流電壓測量裝置等6項標準都是在資料性附錄中采用工程A、工程B或者工程1、2等方式列出了云-廣、向-上工程的典型參數；二是對于能在標準內容中涵蓋在建工程典型特點的，則直接體現在標準正文的條款中，例如我國已能自主設計制造并批量供貨的環氧玻璃纖維實心芯支柱復合絕緣子標準等。

2.2 國家標準如何與已建立的±500kV高壓直流輸電設備標準體系銜接，也是本任務的重點考慮之一。

考慮不同情況采取不同的技術方案。對于換流變、避雷器等標準，在通用要求和試驗方面，可以采用已經制定的±500kV相關設備國家標準中的適用部分；而對于新研發的±800kV特高壓直流輸電工程用設備，在制定中同時考慮兼顧到500kV電壓等級，例如新制定的直流開關、穿墻套管等標準就是采取這個原則。使得本任務在搭建特高壓直流設備技術標準體系的同時，也完善了高壓直流輸電設備標準體系。

3 經濟或社會效益

通過本項目的開展，做到有利于科研、設計和制造等部門掌握±800kV直流核心技術，全面提升國內研究、設計和輸變電設備制造企業的制造水平，使國內超高壓設備制造技術更加成熟，實現我國交、直流設備制造技術升級，發展特高壓輸電技術，帶動我國電力科技水平再上一個新臺階，對于增強我國科技自主創新能力、占領世界電力科技制高點、提升我國相關產業競爭力具有重大的意義。

提升了我國自主技術的研發成果，制定為國家標準的產物，例如環氧玻璃纖維實心芯體復合絕緣子國家標準，就是以南通神馬自主研制并批量供貨的特高壓直流輸電用環氧玻璃纖維實心芯體復合絕緣子技術為基礎制定的，干式空心平波電抗器則是以北京電力設備總廠、特變沈陽電工等企業研發并批量供貨為基礎制定的，在這部分標準中凝聚了我國自主技術的成果，同時制定的標準又反過來指導企業今后的設計與制造，由此帶來的示范作用突出。

據了解，2006年初，中國南方電網公司開工建設的云南—廣東±800千伏特高壓直流輸電工程，全長1373公里，額定電壓±800千伏，額定容量500萬千瓦，于2009年12月單極投產，2010年6月雙極投產，實際輸送功率達到500萬千瓦。2007年底，由國家電網公司建設的向家壩—上海±800千伏特高壓直流輸電工程，線路全長1907公里，工程額定電壓±800千伏，額定輸送功率640萬千瓦，于2010年7月份投入運行。正在建設的錦屏—蘇南±800千伏特高壓直流輸電工程，全長約2100公里，額定輸送容量720萬千瓦，預計2012年投產。

據此，±800kV特高壓直流輸電關鍵成套技術裝備研制及產業化項目是以我國正在實施的云-廣特高壓直流輸電工程為基礎，參考了世界首條云-廣特高壓直流輸電工程的部分企業規范，重點考慮我國在建的其他工程并兼顧今后工程的要求，制定的設計和設備技術標準，這部分標準在制定中已經體現了為工程之所用的作用，并直接指導了工程相關設計和設備的研發、制造以及試驗，體現了顯著的經濟效益和社會效益。我國首次制定的特高壓直流輸電設備標準體系及標準，極大地提升了我國在國際標準化的話語權，其中部分標準會上升為國際標準提案，社會效益顯著。