输电线路设备的固体绝缘复合材料与绝缘子

    按输送方式可分为交流输变电设备和直流输电设备;按运行电压高低,输电分为高压(60~220kV)、超高压(330~750kV)和特高压(750kV以上)输电。由于交流特高压设备尺寸比较大,杂散分布电容和局部发热等因素对绝缘的长期稳定运行形成威胁。特高压输电工程对绝缘子提出了更高的要求,如高机械强度、防污闪、提高过电压耐受能力和降低无线电干扰等。随着远距离大容量输电、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要求,国内已开始大力发展特高压直流输电技术,但特高压输电设备主要依赖进口,如ABB、SIEMENS、AREVA等,国产500kV以上设备国内市场占有率不高,进口比例仍在90%以上,如500kV巨型电力变压器、在紧凑型、智能化的开关设备(类似国外PASS、MITS、HIS等产品)、50吨以上大吨位绝缘子、超高压干式电缆技术、换流阀与换流变压器等,其中因素之一是受绝缘复合材料核心技术限制。随着特高压技术国产化,特高压电网的主要设备包括变压器、可控电抗器、开关设备、套管、输电线路、晶匣管、换流变等将逐步国产化。近三年,特高压输电设备取得了一定进展,如山东电力设备有限公司研制的40万千伏安、1000千伏特高压升压变压器,具有绝缘可靠,局放量小,损耗、温升和噪声低等特点 。淄博泰光电力器材厂研制了的±1100kV直流棒形悬式复合绝缘子,达到840kN强度等级,适用于准东-重庆±1100kV特高压直流输电线路工程。特变电工沈阳变压器公司研制了±800千伏特高压直流换流变压器;平高集团研制了±800千伏直流隔离开关(百万伏GIS 用断路器)。但是,超、特高电压等级(50万伏及以上)的关键绝缘复合材料基本上依赖进口,并且国外公司对国内用户与材料界进行技术封锁,主要有:HVDC换流阀绝缘组件、GIS组合电器中绝缘部件、复合绝缘套管、超憎水改性环氧绝缘子(包括±1100KV盆式绝缘子与拉杆)、高电压等级的干式环保变压器等,这些产品,国内虽有单位引进生产线,但核心材料技术仍在国外。国内高电压等级绝缘复合材料技术研究基本上没有开展,从高电压绝缘破坏机理、材料设计与组分特性、纳米技术、工程验证等方面没有做过深入研究,绝缘复合材料理论、设计、合成、制造与应用水平一直赶不上国外先进水平,落后达到20年以上。“十二五”期间电网将高电压等级的绝缘材料技术研究纳入研究开发计划,重点突破纳米材料改性的高等级绝缘复合材料技术、表征方法等,以期在户内大型GIS组合电器中应用取得突破。因此真正实现特高压技术国产化,还需要大力开展直流输电领域的绝缘材料国产化研究,该类复合材料在未来20年有很大的市场。