奮起直追 我國特高壓輸電技術國際領先
http://www.moduwu.com 2013-07-23 16:06 來源：中國工業報
世界首臺1000kV1000MVA雙柱結構特高壓自耦變壓器。
30年彈指一揮間，不過，對我國的重大技術裝備來說，卻彌足珍貴。
正是在這30年間，我國的重大技術裝備取得了舉世矚目的成就，而這其中，輸變電設備無疑是最為突出的亮點。
自20世紀80年代初開始，通過引進技術、消化吸收和再創新，我國輸變電設備制造行業逐步縮短了與國際先進水平的差距。1998年以后，依托三峽水電站送出工程、西北750千伏交流輸變電示范工程及特高壓交、直流輸變電試驗示范工程，我國輸變電設備制造業突飛猛進地發展，全面掌握了500千伏交、直流和750千伏交流輸變電關鍵成套設備設計制造技術。
進入21世紀后，我國又開展了±800千伏特高壓直流和1000千伏特高壓交流輸變電成套設備的研制及工程建設，并以我為主、對外合作生產了世界第一條百萬伏特高壓交流試驗示范線路（晉東南-南陽-荊門）所需的成套設備，搶占了世界輸變電技術、設備制造和試驗的制高點。
高壓直流輸電跨躍臺階
直流輸電工程在我國起步較晚。20世紀八九十年代建成的兩個±500千伏高壓直流輸電工程的設備和技術全部依賴進口，我國還尚不具備成套設計和制造±500千伏直流輸變電設備的能力。
“九五”期間，為盡快掌握相關技術裝備的制造能力，根據三峽工程輸電需求，國家依托西電東送的中通道三峽—常州±500千伏直流輸電工程，采取“技術引進、消化吸收、分包制造和攻關創新”的方式，即在國際招標中要求外方轉讓換流變壓器、平波電抗器、換流閥和晶閘管技術，并允許國內廠商分包制造，對國外±500千伏直流輸電成套設備技術進行消化吸收。
隨后，通過三峽—廣東、貴州—廣東、三峽—上海等±500千伏直流輸電工程的建設，國內制造企業進一步擴大了分包制造的份額，并重點引進了直流輸電控制與保護系統關鍵技術等，在直流輸變電裝備制造技術和制造能力方面實現了跨越。
期間，我國輸變電設備制造企業先后通過聯合設計、獨立制造的方式研制了換流變壓器、平波電抗器和大功率晶閘管元件，使得設備的本土化率從開始時的30%逐步提升，并在大功率晶閘管、換流閥制造和換流站成套設備與設計技術方面取得了重大突破。
而經過上述工程對我國輸變電設備制造企業的磨練，到2005年投運的“靈寶直流背靠背”工程時，我國就實現了成套裝備100%的本土化，完全具備了獨立設計和制造±500千伏直流輸變電工程和設備的能力，徹底改變了高壓直流輸電設備依賴進口的歷史。
超高壓輸電勇創紀錄
隨著西北地區黃河上游梯級水電站的開發，建設750千伏電壓等級輸變電工程已成為迫切需求。
2001年開工建設的公伯峽水電站，是黃河上游大型梯級水電站之一，其電力由官亭輸送至蘭州東。它是西北電網“西電東送”重要通道之一，長度為140.7千米，2003年被確定為我國首條750千伏輸變電示范工程。同時，“750千伏交流輸變電成套設備”還被列入“十五”國家重大技術裝備研制項目。
該工程電壓等級高，又處在3000米的高海拔地區，技術難度大。西電集團、特變電工、天威集團等37個科研、設計、制造、施工和調試單位，分別應用數值分析、物理仿真、實物試驗和現場測試等方法，通過反復研究試驗、攻關突破，最終掌握了750千伏輸變電工程所涉及的高海拔、重污染的主變壓器等全套電氣設備的設計、制造、施工、調試和電網安全自動控制等系列核心技術；自主創新研制了750千伏自耦變壓器、電抗器、斷路器等。
2005年9月，該工程建成投運，順利實現了“一次性制造成功、一次性安裝成功、一次性投運成功”的預期目標，獲國家專利25項，還形成了20項相關標準，被評為中國電力優質工程。項目成果榮獲2007年度國家科學技術進步一等獎。
該示范工程的研究與實施，填補了國內空白，創造了世界上海拔最高、運行電壓最高的輸變電技術紀錄。目前，這條輸變電示范工程已安全投運4年多，其關鍵技術研究和核心設備的研制成果，在后續建設的750千伏工程中被廣泛應用。
特高壓交流輸電全球創先
特高壓輸電技術，在我國主要指±800千伏直流輸電和1000千伏交流輸電技術。
特高壓電網建設可減少走廊回路數，節約大量的土地資源；同時還能減輕煤炭的鐵路運輸和中、東部地區環保壓力；并且增加對西部地區的資金投入，帶動區域經濟協調發展等。
中國機械工業聯合會會同國家電網公司和南方電網公司調研認為，發展特高壓將使我國超高壓輸變電設備制造技術更加成熟，能實現交、直流輸變電設備制造技術的優化升級，提高行業的國際競爭力，并可帶動和提升裝備制造業自主創新能力和整體技術水平。
2005年，國家明確將特高壓輸變電工程作為裝備制造業技術提升和自主創新的試驗示范工程，要求除部分關鍵技術可由外方提供外，其他技術基本立足國內，實現自主研發和制造。
2006年，經國家核準，我國開始建設1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程。工程包括三站二線，起自山西省長治市晉東南變電站，經河南省南陽市南陽開關站，止于湖北省荊門市荊門變電站，線路全長645千米，自然功率5000兆瓦，工程靜態投資56.88億元。該工程于2007年開工建設，2009年1月16日正式投入商業運行。
特高壓輸變電工程所需設備國外都尚無制造經驗，這對中國輸變電制造業是一個極大地挑戰。西電集團、特變電工、天威集團、新東北電氣（沈陽）高壓開關有限公司、平高集團等國內骨干企業，都參與到了這一工程中，肩負起了自主開發的重任。
經過不懈努力，特高壓交流輸電工程實現了全部由國內自主設計、成套、建設和運營，主要設備立足國內制造的目標，綜合國產化比例達到90%，自主完成了1000千伏主變壓器、電抗器、全封閉組合電器、隔離開關、避雷器、變壓器套管、電容式電壓互感器、絕緣子、自動控制保護及擴徑導線等主設備的研究、試驗和制造任務。其中，1000千伏、1000兆伏單體式電力變壓器的研制屬世界首次；單臺高壓并聯電抗器額定容量為320Mvar，在世界同類產品中額定容量最大。
通過試驗示范工程的建設，我國特高壓交流輸變電設備的自主創新取得了重大突破，全面掌握了特高壓交流輸變電設備的核心技術，形成了完整的技術標準和試驗規范，主要產品的設計、制造和試驗達到了世界領先水平，創造了多項世界第一。
而該試驗示范工程的國產化建設，使中國掌握了一批具有自主知識產權的核心技術，實現了自主創新的核心目標，促進了企業創新能力、設計制造水平和管理水平的全面提升，推動了國內裝備制造業的跨越式可持續發展。
該線路至今已投入運行4年。今年第二條國產化的特高壓交流百萬伏輸電線路-皖電東送工程即將投運；第三條國產化線路-浙福線也將全面啟動建設。
特高壓直流輸電后來居上
中國特高壓直流輸電工程雖然起步晚，但進展很快，近幾年間，已擁有國際上最先進的直流輸電技術和最高的直流輸電容量。
到目前為止，發改委已批準了3條±800千伏特高壓直流輸電工程：云南—廣東±800千伏特高壓直流輸電示范工程，輸電距離1373米，這是全球首個±800千伏特高壓直流輸電工程；向家壩—上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程，途徑四川、重慶、湖南、湖北、安徽、浙江、江蘇和上海八省市，全長1907米；錦屏—蘇南±800千伏特高壓直流輸電工程，這是世界上輸電容量最大、輸電距離最遠的特高壓直流輸電工程。
在±800千伏特高壓直流輸電示范工程中，除了部分高端換流變壓器和直流場設備外，其余主設備全部都由國內制造，國產化率達70%以上。該工程創造了電壓等級最高、輸送功率最大、額定電流最大、輸電距離最遠、換流變壓器單臺容量最大、首次使用電觸發6英寸大功率晶閘管等多項世界第一。
依托這三條特高壓直流輸電示范工程，我國在世界上首次完成了±800千伏直流輸電工程的系統研究、成套設計和工程設計；確定了工程主接線、主設備型式、絕緣水平、無功配置等技術參數和方案，制定了特高壓直流輸電的功能規范和設備規范，首次編制了具有自主知識產權的特高壓直流輸電技術標準，在工程建設與設備研制中創造了多項世界第一。
通過示范工程的國產化建設，我國輸變電制造骨干企業掌握了一批具有國際先進水平和自主知識產權的特高壓直流輸電成套設備設計制造核心技術，工藝裝備和綜合試驗能力躍居世界先進行列。
云廣線±800千伏特高壓直流輸電工程投運3年多的業績表明，我國直流輸電成套設備的技術水平也已進入世界領先行列。目前我國已成為世界上直流輸電電壓最高、線路最多、單條線路輸電量和直流輸電總量最大的國家。
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