近日，在世界首個(gè)高壓大容量柔性低頻輸電工程杭州亭山－中埠柔性低頻輸電示范工程現(xiàn)場，平高研制的世界首臺72.5千伏及252千伏20赫茲低頻GIS設(shè)備成功并網(wǎng)運(yùn)行。作為當(dāng)前世界上電壓等級最高、輸送容量最大的柔性低頻輸電工程，不僅實(shí)現(xiàn)了杭州富陽、蕭山兩大負(fù)荷中心互聯(lián)互通，同時(shí)也充分證明了技術(shù)可行性，為后續(xù)中遠(yuǎn)距離海上輸電、藏區(qū)柔性交流聯(lián)網(wǎng)、新能源接入等新的輸電模式奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，有很好的推廣前景。
50赫茲到20赫茲
開斷能量提升1.4倍
柔性低頻輸電是一種以電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)的高效交流輸電技術(shù)，2021年7月，中國科學(xué)院院士陳維江提出將傳統(tǒng)電網(wǎng)中50赫茲的輸送頻率降低到20赫茲，可有效提升輸電線路的輸送容量、輸送距離及輸送效率，解決中遠(yuǎn)海輸電、柔性交流聯(lián)網(wǎng)等工程難題，具有廣泛的應(yīng)用前景。當(dāng)頻率由50赫茲降至20赫茲時(shí)，電流周期將由20毫秒增加至50毫秒，在沒有分閘選相裝置干預(yù)條件下，斷路器的最長燃弧時(shí)間增加到35毫秒以上，超過現(xiàn)有斷路器的極限開斷能力，累計(jì)開斷能量也超過常規(guī)50赫茲斷路器的1.4倍。但頻率降低導(dǎo)致斷路器的開斷燃弧區(qū)間和電弧能量大幅增加，直接加大了斷路器的研制難度，20赫茲低頻GIS作為柔性低頻輸電系統(tǒng)中的核心設(shè)備，是制約柔性低頻輸電從理論走向應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。
平高作為我國能源電力系統(tǒng)裝備制造主力軍，為該工程研制世界首臺并提供全部的72.5千伏及252千伏低頻GIS，通過9次不同運(yùn)行方式下的人工短路試驗(yàn)、滿負(fù)荷試驗(yàn)及168小時(shí)試運(yùn)行后正式投入運(yùn)行。
近年來，平高基于自身深厚的電弧測量與仿真技術(shù)積累，先后攻克斷路器超長燃弧自然開斷和滿容量連續(xù)開斷雙重難題，最長燃弧時(shí)間達(dá)35.2毫秒，實(shí)現(xiàn)了低頻高壓開關(guān)從“0”到“1”的突破。產(chǎn)品通過中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會組織的鑒定，技術(shù)水平國際領(lǐng)先。同時(shí)，制定發(fā)布世界首個(gè)低頻GIS和低頻互感器試驗(yàn)規(guī)范，為低頻開關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了規(guī)范指引。
2022年6月，平高為世界首個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行在20赫茲頻率下的輸電工程浙江臺州35千伏柔性低頻輸電示范工程，研制并供貨了40.5千伏低頻開關(guān)柜，該型產(chǎn)品采用真空開斷、空氣絕緣等技術(shù)，電壽命20次、機(jī)械壽命10000次，低頻互感器等元器件和擴(kuò)展柜型齊全，屬于綠色環(huán)保型產(chǎn)品，設(shè)備自投運(yùn)以來，運(yùn)行狀況良好，得到用戶的好評。
近年來，隨著國家“雙碳”戰(zhàn)略部署和以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)加速構(gòu)建，作為能源系統(tǒng)去碳化和實(shí)現(xiàn)零碳排放最關(guān)鍵的技術(shù)之一，海上風(fēng)電的地位日趨重要。目前，我國近海風(fēng)電資源開發(fā)已接近尾聲，正逐步走向遠(yuǎn)海，除中遠(yuǎn)距離送出工程應(yīng)用低頻輸電技術(shù)外，大量的遠(yuǎn)距離送出工程應(yīng)用直流輸電技術(shù)，同時(shí)，對于海上風(fēng)電換流站更少的占地面積及降低建設(shè)、運(yùn)維成本等的需求，催生了海上風(fēng)電直流GIS。
直流GIS集成隔離/接地開關(guān)、測量設(shè)備和避雷器，同目前應(yīng)用的敞開式設(shè)備相比占地面積可縮小70%以上，具有耐候性能優(yōu)異、運(yùn)行可靠性高，少維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，可有效減少設(shè)備造價(jià)及運(yùn)維成本。平高作為國內(nèi)最先開展直流GIS研制的廠家，2021年6月研制成功國內(nèi)首臺套±200千伏海上風(fēng)電直流GIS，通過中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會組織的鑒定，技術(shù)性能國際領(lǐng)先。首次完成國內(nèi)直流GIS絕緣子研制，并提出電場控制判據(jù)，為直流絕緣子設(shè)計(jì)提供依據(jù)。首次完成國內(nèi)直流GIS長期帶電考核，為檢驗(yàn)直流GIS長期絕緣性能提供了依據(jù)，為工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。2022年4月，成功研制±320千伏海上風(fēng)電直流GIS，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、重心低、耐候性能優(yōu)異，整體無水平盆子，絕緣裕度1.2倍以上。依托國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目《柔性直流海上換流平臺輕型化關(guān)鍵技術(shù)》研發(fā)的±500千伏海上風(fēng)電直流GIS已通過全部型式試驗(yàn)，目前正在進(jìn)行長期帶電考核。
同時(shí)，平高還自主研制了風(fēng)機(jī)塔筒用72.5千伏GIS，該產(chǎn)品分為六氟化硫型和環(huán)保型兩種，其中六氟化硫型產(chǎn)品作為國內(nèi)首臺海上風(fēng)機(jī)產(chǎn)品，可整體進(jìn)出風(fēng)機(jī)塔筒，2023年2月成功發(fā)運(yùn)工程現(xiàn)場，率先實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)機(jī)用GIS開關(guān)設(shè)備的國產(chǎn)化替代；環(huán)保型產(chǎn)品采用真空滅弧室，干燥空氣絕緣，可實(shí)現(xiàn)零碳排放。目前已形成72.5千伏至550千伏系列化緊湊型海上風(fēng)電用交流GIS產(chǎn)品，具有高可靠性、高通流、高防腐性及輕量化等特點(diǎn)，較常規(guī)產(chǎn)品減重20%以上，已成功中標(biāo)多個(gè)海上風(fēng)電工程，其中550千伏產(chǎn)品滿足1.5倍首開極系數(shù)，實(shí)現(xiàn)超高壓產(chǎn)品在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中短路開斷技術(shù)的重大突破。
圍繞國家重大需求和科技前沿技術(shù)，平高將著力推出更多原創(chuàng)性成果，全力服務(wù)我國以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)，為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)貢獻(xiàn)平高智慧與力量！
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