電力工業(yè)是關(guān)系國計民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),擔(dān)負(fù)著優(yōu)化能源配置、保障國家能源安全和促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要任務(wù)。長期以來,如何克服諸如高海拔覆冰和雪災(zāi)等惡劣環(huán)境對電網(wǎng)的破壞和嚴(yán)重影響,是科學(xué)家們孜孜以求的目標(biāo)。
由重慶大學(xué)電氣學(xué)院帶頭的項目“惡劣環(huán)境中電氣外絕緣放電特性及其在電網(wǎng)中的工程應(yīng)用”,率先在這一領(lǐng)域完成并取得了在國內(nèi)外均具有創(chuàng)新性的成果。
該項目率先系統(tǒng)研究了“覆冰、高海拔、污穢”等惡劣環(huán)境中電氣外絕緣特性的試驗方法,提出了惡劣環(huán)境的人工模擬方法、電氣外絕緣特性試驗方法,解決了人工模擬試驗的等效性和覆冰測量等難題。
主要內(nèi)容有:系統(tǒng)研究了“覆冰、覆冰+高海拔、覆冰+高海拔+污穢”下多種絕緣子串(≦26片)的交、直流放電特性;提出了覆冰絕緣子放電電壓校正方法和預(yù)測數(shù)學(xué)模型;揭示了絕緣子覆冰的形成機(jī)理、覆冰絕緣子的閃絡(luò)過程和覆冰導(dǎo)致電網(wǎng)外絕緣閃絡(luò)的原因;提出了提高冰閃電壓的方法和防止電網(wǎng)發(fā)生冰閃的原理和措施;設(shè)計了適用于高海拔覆冰地區(qū)的復(fù)合絕緣子傘型結(jié)構(gòu)。
該項目首次在青海、西藏等惡劣環(huán)境現(xiàn)場系統(tǒng)研究了高海拔地區(qū)空氣間隙和污穢絕緣子串沿面的放電特性和規(guī)律,驗證了人工模擬的等價性。基于相似理論,揭示了空氣中水汽分子對空氣間隙放電特性影響的基本規(guī)律,提出了高海拔地區(qū)空氣間隙(≦2.75m)放電電壓的校正方法;揭示了“高海拔+污穢”絕緣子串(≦4.0m)的放電過程,建立了其物理數(shù)學(xué)模型,提出了放電電壓校正的方法;解決了氣壓影響特征指數(shù)取值的難題。
項目還提出了“覆冰、高海拔、污穢”惡劣環(huán)境中超、特高壓交、直流輸電工程外絕緣設(shè)計與選擇的原則和方法,指導(dǎo)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計技術(shù)規(guī)程的制定,解決了工程設(shè)計、運(yùn)行中國內(nèi)外沒有解決的惡劣環(huán)境中外絕緣設(shè)計和選擇的難題。
由于出色的表現(xiàn),該項目于2009年度獲得國家科技進(jìn)步二等獎。項目成果應(yīng)用于:世界海拔最高的青藏鐵路隧道凈空間隙的確定,青藏鐵路供電工程、“高海拔+覆冰”的貴廣±500kV0直流工程、國際上首條±800kV0特高壓直流工程和西藏3500m0以上輸電工程的外絕緣設(shè)計和選擇,我國電網(wǎng)冰閃事故的防治以及“高海拔+覆冰”地區(qū)交、直流超、特高壓復(fù)合絕緣子的研制,產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約18億元。