襄陽絕緣子攻克特高壓絕緣子核心技術

襄陽絕緣子攻克特高壓絕緣子核心技術

　近日，備受矚目的北京2022年冬奧會新建場館之一的“雪如意”——國家跳臺滑雪中心已基本完工，冬奧會各場館建設工作正在緊鑼密鼓地開展，這些場館都將用上綠色清潔電能。2020年6月，世界首個柔性直流電網工程——張北可再生能源柔性直流電網試驗示范工程順利投運，為備戰2022年北京冬奧會供電起到重要的支撐作用。該工程新建張北、康保、豐寧和北京4座換流站，其中北京站為接收端、接入首都負荷中心。南瑞集團為該站提供1500余支高抗彎大直徑站用支柱復合絕緣子，配套用于換流閥，其單支高度大于5米，抗彎負荷大于50千牛。

　　截止到2020年12月底，南瑞集團研制的高抗彎大直徑站用支柱復合絕緣子已在“張北柔直工程”北京換流站、“滇西北—廣東±800千伏特高壓直流工程”新松換流站、“渝鄂柔性直流背靠背聯網工程”宜昌換流站等多個超/特高壓工程上實現掛網應用，運行情況良好，有力支撐我國超/特高壓工程高質量建設。該產品已于2020年10月通過中國電機工程學會鑒定，鑒定專家一致認為該絕緣子具有良好的機械強度、抗震性能，滿足了國家重大工程需求，項目成果整體達到國際領先水平。

　　突破特高壓絕緣子關鍵技術瓶頸

　　目前，電力系統采用的復合絕緣子種類越來越多，已從單一的線路復合絕緣子發展到站用復合絕緣子及各類電氣設備用套管。在超/特高壓變電站、換流站中，管母、換流閥、電容器、電抗器、斷路器等關鍵核心裝置與設備都需要大量使用站用支柱絕緣子作為外絕緣支撐。站用支柱絕緣子成為電力輸送過程中至關重要的零部件，其抗彎抗震等機械性能、絕緣等電氣性能對于減少污閃等事故發生，保障能源輸送安全穩定具有重要作用。

　　國家電網有限公司在《智能變電站技術導則》中，明確提出“一次設備應具備高可靠性，外絕緣宜采用復合材料，并與運行環境相適應”。目前，252千伏及以下電壓等級站用支柱復合絕緣子已得到廣泛使。

　　隨著材料及制造工藝的不斷提高，超/特高壓800千伏以上的站用支柱復合絕緣子快速發展并推廣，但也伴隨出現了因芯體性能不佳導致內部缺陷、金具與護套界面密封不良、傘裙與芯棒粘接不良、運行中絕緣子缺陷無法及時發現等明顯問題，行業在解決了污閃、脆斷及抗震問題的同時，帶來了新的安全隱患。

　　以特高壓站用支柱復合絕緣子市場需求為導向，為特高壓工程設備穩定運行做好堅強支撐，武漢南瑞襄陽絕緣子公司（簡稱“襄陽絕緣子”）自2017年加大投入科研力量，在原有252千伏及以下支柱復合絕緣子生產技術的基礎上，依托近30年的復合絕緣子設計和制造技術及運行經驗，突破設計、材料和制造工藝等關鍵技術瓶頸，研制出具有國際領先水平的特高壓高抗彎大直徑站用復合絕緣子。

　　據了解，特高壓工程站用絕緣子的直徑要遠大于普通絕緣子。傳統站用復合絕緣子的成型溫度大于150攝氏度，在高溫下其大直徑芯棒極易產生應力開裂的問題。襄陽絕緣子研發新型“中溫硫化硅橡膠”，使其成型溫度可控制在120攝氏度左右，工藝性能得到有效保證。

　襄陽絕緣子研發的站用絕緣子采用冷流道減壓注射及大直徑芯棒高可靠組合式裝配技術，解決了中溫膠注射過程易硫化、芯棒與傘裙粘接界面及端部密封等問題，實現注射成型成品率提升20％，拉伸破壞負荷值達到同類產品的兩倍以上。提出光纖光柵傳感器植入環氧玻纖芯棒的方法，實現了光纖光柵傳感器與環氧玻纖芯棒整體一次拉擠成型，填補了站用支柱復合絕緣子運行中的狀態在線監測國內外空白，提升電網運行安全性。

　　通過多年技術積累，過去兩年襄陽絕緣子研發的直流±400千伏~±700千伏站用復合支柱絕緣子、直流±800千伏、交流500千伏~1000千伏站用復合支柱絕緣子分別在中國電科院通過型式定型試驗。2020年，襄陽絕緣子順利完成了全系列各電壓等級電站支柱復合絕緣子的研制并進行了推廣應用，產品運行可靠、性能穩定，為電網高質量建設提供有力保障。

　　襄陽絕緣子研發團隊成員11人，涵蓋了材料、機械、高電壓與絕緣等專業人才，多次榮獲國家及省部級獎勵。為加快產品開發進度，團隊迎難而上，刻苦鉆研。

　　在研制“中溫硫化硅橡膠”時，他們通過反復研究工藝以及材料中對硫化劑硫化性能的影響因素，經過40多次試驗，最終開發出使其成型溫度可控制在120攝氏度左右的膠料。查閱文獻、優化工藝，改進現有設備，他們一一攻克了芯棒受熱易開裂、金具與護套界面密封不良、傘裙與芯棒粘接不良等難題。

　　項目研究成果已授權發明專利1項，授權實用新型專利6項，受理發明專利兩項，獲得中國電科院出具±400千伏~±800千伏直流系列、500千伏~1000千伏交流系列產品定型試驗報告10余份。

　　目前，襄陽絕緣子已具備各電壓等級及用途的電站支柱復合絕緣子成套設計、生產和檢測能力。研制的高抗彎大直徑站用支柱復合絕緣子相關技術及產品還在“昆柳龍特高壓多段直流示范工程”龍門站、柳北站、昆北站，“云貴互通聯網工程”祿勸換流站、丹麥Kasso—Froslev400千伏輸電工程等國內外多地投入運行。

　　特高壓作為“新基建”七大領域之一，具有遠距離、大容量、低損耗、少占地等綜合優勢，被形容為電力運輸的“直飛航班”，對于服務我國負荷中心用電和清潔用能具有重要意義，未來將迎來新一波建設浪潮。襄陽絕緣子將全力打造高科技、高質量的好產品，讓這些輸電大動脈安全可靠地穿越高山河流、縱橫神州，為經濟社會發展提供堅強的電力保障。