绝缘配合

绝缘横担作为一种堵塞式防雷方法，可有效降低线路雷击闪络次数，提高线路运行可靠性。本文从横担干弧距 离设定、避雷器的设置，避雷器的选型几方面对10kV绝缘线路使用绝缘横担防雷进行设计研究，给出了不同海拔10kV绝 缘横担干弧距离，提出线路避雷器的防雷布置方式以及避雷器的电气设计参数。

预览交流1000千伏特高压输电技术具有输送容量大、距离远、效率高和损耗低等技术优势。我国特高压工程建设初期，国内外没有成熟技术和运行经验，但电网发展对特高压输电又十分迫切，为确保工程按期投运、安全运行，工程的安全性考虑是重中之重。近几年来，特高压交流工程进入大规模建设阶段，仅北京市的特高压工程就有张北-北京西-石家庄、晋北-北京西-天津南、锡盟一北京东一济南等多个特高压工程。因此，“确保安全性、提高经济性”，进一步提升特高压输电的经济性已成为特高压输电的更高目标。本项目在特高压输电过电压抑制技术和绝缘配合方面开展了大量研究，为节省工程投资、提高设备的运行可靠性提供了强有力的支撑。 本项目聚焦于优化过电压的限制措施和特高压变电站的绝缘水平，在前期特高压工程过电压和绝缘配合研究成果的基础上，紧密结合我国特高压电网发展的特点，总结国内外相关研究成果，进行深入研究，达到进一步提升特高压输电经济性的目的。

本套标准在国际上首次提出了柔直换流站设计系列标 准，提出了多换流器并联多端、双换流器并联双极的高可靠 性系统主接线标准，以及适应柔直系统特性的低倍率绝缘配 合标准化方法，实现了工程可靠性和经济性的标准化寻优。 系列标准主导设计的“厦门柔性直流输电科技示范工程”获 国家优质工程奖，节省设计、设备费用超 20 亿元，获专利 授权 16 项。国际上首次提出了柔直核心装备设计系列标准， 攻克了 IGBT 换流阀高容量高电压等级与 IGBT 低过压过流能 力的难题，提出强电磁环境下的换流阀、启动电阻、接地设 备等核心装备的设计标准。标准指导建设的“±420 千伏渝 鄂背靠背直流联网工程”获国家优质工程金奖,节省设备进 口费用超 8 亿元，获专利授权 15 项。国际上首次提出了柔 直工程试验检修系列标准，提出了电力电子设备超小步长仿 真精细化以及全系统闭环微秒级实时仿真试验平台标准，提 出了柔直换流站、线路精益化运维检修标准，获专利授权 24 项，及省部级奖励十余项。

架空输电线路

随着柔性直流输电技术的发展，柔直电缆系统技术，尤其是高载流量（工作温度90℃）柔直电缆系统技术是整个电缆行业的热点研究方向。高载流量柔直电缆系统技术的突破面临3类问题：（1）现有商用柔直绝缘材料全部进口，工作温度为70℃，低于交流电缆系统的工作温度90℃，采用该绝缘材料制造的柔直电缆系统输送容量较小，难以满足电网建设中大容量输送的需求；（2）国内外关于工作温度90℃直流电缆本体及连接件（接头和终端）结构设计、直流电场下电缆和连接件的电场匹配等方面的基础理论研究较少且不深入；（3）直流裕度试验采用充油终端，成本高、装卸不方便、易污染环境。上述问题已经严重影响柔直输电系统的大容量要求和电缆产业国产化的健康持续发展。 本研究依托国家电网公司重大科技项目，立足基础理论创新，在国际上首次开发了工作温度90℃的±320kV柔直电缆绝缘材料及其电缆系统，具体创新技术包括：1、自主开发了工作温度90℃的±320kV柔直电缆绝缘料及其柔直电缆，并实现了国产化。①提出了添加纳米粒子以实现抑制电缆绝缘空间电荷积累的方法，通过调控电缆材料助剂的手段降低了绝缘材料的温度敏感性，提出了超净技术提高了绝缘材料击穿强度及电阻率，自主研发了工作温度90℃的±320kV柔直电缆绝缘料，并构建了电缆绝缘基料及柔直电缆绝缘料评价体系；②提出了柔直电缆绝缘厚度设计的最大场强法，巧妙设计了耐腐蚀的环保型柔直电缆结构，自主研制了高载流量±320kV柔直电缆样机研制，提升了柔直电缆载输送容量约20%。2、提出了电缆绝缘-连接件绝缘组成的双层绝缘介质直流电场分布理论，巧妙地设计了柔直电缆连接件应力锥曲线，在国内首次开发了低电阻率的柔直电缆连接件专用绝缘材料及其工作温度90℃的±320kV柔直电缆连接件，解决了柔直电缆与连接件绝缘电场不匹配而易于击穿的问题。3、提出了金属应力锥与绝缘气体进行绝缘配合的柔直电缆全干式裕度试验终端结构设计方案，研制了裕度试验终端样机，解决了直流电缆终端不能循环利用的问题，并防止了环境污染。 本项目获南瑞集团有限公司2020年度科技进步一等奖，发表论文8篇（其中Ei检索4篇），授权发明专利5项，实用新型专利3项。2019年10月，本项目通过中国电机工程学会鉴定，鉴定结论为：“90℃柔性直流电缆绝缘料及±320kV柔性直流电缆系统达到了国际领先水平”。此项成果已在江苏电力、中天科技、万马高分子等应用，未来在海上风电进网、海岛供电、城市输电增容等拥有良好的应用前景。