中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)電科院）是國(guó)家電網(wǎng)公司直屬科研單位，成立于1951年，重點(diǎn)開展電網(wǎng)共性和基礎(chǔ)性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、試驗(yàn)檢測(cè)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定，并為國(guó)家電網(wǎng)公司提供全面的技術(shù)支撐。建院以來，中國(guó)電科院承擔(dān)各類國(guó)家科技計(jì)劃項(xiàng)目近400項(xiàng)，逐步形成了世界上功能最完整、試驗(yàn)?zāi)芰ψ顝?qiáng)、技術(shù)水平最高的特高壓、大電網(wǎng)試驗(yàn)研究體系，在特高壓交直流輸變電、大電網(wǎng)控制、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域取得一批創(chuàng)新成果。2012年獲得國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)，2016年獲得國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)。

黨的十九大提出，要瞄準(zhǔn)世界科技前沿，強(qiáng)化基礎(chǔ)研究，實(shí)現(xiàn)前瞻性基礎(chǔ)研究、引領(lǐng)性原創(chuàng)成果重大突破；加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究，拓展實(shí)施國(guó)家重大科技項(xiàng)目，突出關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新。國(guó)家電網(wǎng)公司著眼黨和國(guó)家工作大局，深入推進(jìn)科技發(fā)展戰(zhàn)略，建設(shè)“一強(qiáng)三優(yōu)”現(xiàn)代公司。按照國(guó)家電網(wǎng)公司要求，中國(guó)電科院確定了“全面落實(shí)‘兩個(gè)轉(zhuǎn)變’新要求，聚焦重點(diǎn)發(fā)展方向，全面提升科技創(chuàng)新能力和支撐服務(wù)能力，加快創(chuàng)建‘兩個(gè)中心’”的奮斗目標(biāo)。

在公司科技創(chuàng)新戰(zhàn)略引領(lǐng)下，中國(guó)電科院提出一系列創(chuàng)新管理舉措，科技研發(fā)效率進(jìn)一步提升。一是強(qiáng)化科研頂層設(shè)計(jì)，使創(chuàng)新資源更加集中。初步形成“頂層設(shè)計(jì)先行、指南申報(bào)落地、戰(zhàn)略規(guī)劃兼容”的研發(fā)策劃模式，依托頂層設(shè)計(jì)凝練聚焦技術(shù)新方向，培育未來業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)，并在重大戰(zhàn)略方向的遴選上支撐頂層設(shè)計(jì)，促進(jìn)科技資源進(jìn)一步向核心技術(shù)方向聚集，在資源有限的情況下，增強(qiáng)了科研投入的系統(tǒng)性、全局性和協(xié)同性。通過科研頂層設(shè)計(jì)，凝練出了47個(gè)重點(diǎn)研究方向、376項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)、38項(xiàng)核心技術(shù)、8個(gè)中長(zhǎng)期戰(zhàn)略性科研方向，基本確立了中國(guó)電科院未來若干年的核心重點(diǎn)技術(shù)方向。二是實(shí)施研發(fā)組織優(yōu)化，使綜合優(yōu)勢(shì)更加凸顯。初步建立“總體設(shè)計(jì)、集中攻關(guān)、分散實(shí)施”的跨專業(yè)聯(lián)合攻關(guān)機(jī)制，形成院內(nèi)單位互為補(bǔ)充、相互促進(jìn)、互通有無的協(xié)同攻關(guān)體系。探索試行項(xiàng)目負(fù)責(zé)人制，強(qiáng)化項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在人員、資源方面的支配、考核權(quán)，調(diào)動(dòng)和激發(fā)了科研人員創(chuàng)新積極性。通過優(yōu)化研發(fā)組織模式，五年來先后攻克了電力系統(tǒng)全過程動(dòng)態(tài)仿真、特高壓變電設(shè)備狀態(tài)預(yù)警、大規(guī)模新能源發(fā)電并網(wǎng)、配電網(wǎng)自愈控制、規(guī)?；瘍?chǔ)能系統(tǒng)集成等一大批關(guān)鍵技術(shù)難題。

隨著國(guó)家科技計(jì)劃改革方案逐步實(shí)施，國(guó)家有關(guān)部門于2016年首次采用國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)形式組織項(xiàng)目申報(bào)。在國(guó)資委、國(guó)家電網(wǎng)公司的大力支持和有序組織下，中國(guó)電科院積極參與各相關(guān)專項(xiàng)申報(bào)，在2016年和2017年共計(jì)參與8個(gè)專項(xiàng)、47個(gè)項(xiàng)目的申報(bào)，其中31個(gè)項(xiàng)目（8項(xiàng)牽頭、23項(xiàng)配合）獲批立項(xiàng)，連續(xù)兩年成為智能電網(wǎng)領(lǐng)域中承擔(dān)項(xiàng)目最多的單位。

【實(shí)現(xiàn)高端絕緣材料國(guó)產(chǎn)化 提升電氣設(shè)備可靠性——特高壓電氣設(shè)備用納米復(fù)合絕緣材料與應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)】

環(huán)氧復(fù)合材料是特高壓電氣裝備的關(guān)鍵絕緣材料，用量大，且不可替代。在我國(guó)特高壓工程建設(shè)過程中，特高壓電氣設(shè)備的關(guān)鍵件——環(huán)氧絕緣件和飽和電抗器都遇到了絕緣材料性能與國(guó)外存在差距的問題。

關(guān)鍵絕緣材料國(guó)產(chǎn)化

特高壓工程建設(shè)之初，盆式絕緣子材料大部分以進(jìn)口為主，國(guó)外如ABB、三菱、東芝、日立等均掌握特高壓盆式絕緣子材料關(guān)鍵技術(shù)，其中東芝特高壓盆式絕緣子材料具備高耐熱、高韌性等特點(diǎn)，玻璃化溫度達(dá)到130℃，拉伸強(qiáng)度達(dá)到80MPa，在特高壓工程建設(shè)中應(yīng)用廣泛。國(guó)內(nèi)開關(guān)制造企業(yè)如平高、西開、新東北電氣等在環(huán)氧澆注配方、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及工藝技術(shù)方面均存在較大差距，材料強(qiáng)度均在75MPa以下，玻璃化溫度為120℃左右。

特高壓盆式絕緣子在澆注成型過程中需要解決應(yīng)力控制、缺陷控制、溫度場(chǎng)控制等多項(xiàng)控制難題，深入到絕緣子用環(huán)氧樹脂澆注料層面，則需要從澆注料固化產(chǎn)物的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、多層次微觀結(jié)構(gòu)、有機(jī)—無機(jī)界面相容性、納米粒子分散與改性等方面對(duì)澆注料的配方進(jìn)行優(yōu)化。國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“特高壓電氣設(shè)備用納米復(fù)合絕緣材料與應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)”將從環(huán)氧樹脂及其固化劑的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模擬、納米粒子的合成與表面調(diào)控及分散、無機(jī)填料的表面改性、環(huán)氧復(fù)合絕緣材料澆注料的配方研制及批量化生產(chǎn)，多個(gè)層面開展系統(tǒng)研究，全面掌握環(huán)氧復(fù)合絕緣材料的配方和批量化生產(chǎn)技術(shù)。

對(duì)于換流閥用飽和電抗器，中空線圈匝與匝之間需采用樹脂進(jìn)行固定，其導(dǎo)熱性將直接影響電抗器內(nèi)部的溫度分布。據(jù)報(bào)道，電抗器用樹脂絕緣材料的熱導(dǎo)率(0.7—0.8W/(m˙K))和耐熱等級(jí)(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度90℃—100℃)偏低。如果可以將其熱導(dǎo)率提高1倍甚至更高，達(dá)到1.5W/(m˙K)以上，將極大改善鐵芯的散熱效果，大幅度降低鐵芯溫度，提高絕緣材料的使用壽命，同時(shí)能有效控制電抗器絕緣設(shè)計(jì)的難度和制造成本，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

項(xiàng)目將對(duì)直流換流閥飽和電抗器用高導(dǎo)熱絕緣封裝材料關(guān)鍵技術(shù)展開研究，攻克目前提高絕緣封裝材料熱導(dǎo)率的瓶頸問題，有效降低現(xiàn)有閥電抗器鐵芯的工作溫度，使其在設(shè)計(jì)溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定安全可靠運(yùn)行。研究成果將為生產(chǎn)廠家對(duì)電抗器封裝材料的配方技術(shù)、制備工藝等方面進(jìn)行有針對(duì)性地改進(jìn)提供方向，提升我國(guó)在電抗器領(lǐng)域的技術(shù)和生產(chǎn)能力，為完全擺脫國(guó)外公司在高壓直流輸電裝備中的制約奠定基礎(chǔ)。

提升設(shè)備可靠性

近年來，采用進(jìn)口環(huán)氧樹脂，國(guó)內(nèi)研制出特高壓盆式絕緣子等環(huán)氧絕緣件，已廣泛用于特高壓交流工程，然而不管是進(jìn)口材料的國(guó)產(chǎn)化絕緣件還是進(jìn)口絕緣件，其絕緣失效一直是特高壓電氣設(shè)備故障的主要原因。另外，由于我國(guó)是國(guó)際上完整掌握特高壓輸電技術(shù)的國(guó)家，并且也是世界上唯一有特高壓工程商業(yè)化運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的國(guó)家。用國(guó)外進(jìn)口的環(huán)氧復(fù)合材料生產(chǎn)的特高壓盆式絕緣子也發(fā)生過多次閃絡(luò)問題，尚不能很好地滿足運(yùn)行要求。環(huán)氧絕緣件的故障中，氣固界面的閃絡(luò)問題占環(huán)氧絕緣件故障的80%以上，并且難以預(yù)測(cè)。環(huán)氧絕緣件閃絡(luò)已成為制約特高壓電氣設(shè)備可靠性進(jìn)一步提升的瓶頸。為了解決這類問題，除了前文提到的加強(qiáng)對(duì)于基礎(chǔ)材料本身性能的研究，還要從設(shè)計(jì)、制造與運(yùn)維診斷等方面加以系統(tǒng)解決。

本項(xiàng)目研究制備工藝、納米添加對(duì)氣固界面特性的影響，掌握氣固界面場(chǎng)強(qiáng)耐受特性與電場(chǎng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則;通過建立環(huán)氧復(fù)合絕緣系統(tǒng)多場(chǎng)耦合仿真模型，研究多場(chǎng)協(xié)同設(shè)計(jì)方法。結(jié)合絕緣件表面狀態(tài)調(diào)控，提高氣固界面耐受場(chǎng)強(qiáng)。

以現(xiàn)在的檢測(cè)手段，很多絕緣件內(nèi)部或沿面的微小缺陷難以發(fā)現(xiàn)，因此項(xiàng)目研究脈沖電流局放檢測(cè)和特高頻局放檢測(cè)優(yōu)化方法，以及X射線絕緣缺陷激勵(lì)技術(shù)、新型光纖超聲局放檢測(cè)技術(shù)、陡波沖擊試驗(yàn)技術(shù)，并研制金屬封閉式陡波沖擊電壓發(fā)生器，來提高絕緣件微缺陷檢測(cè)技術(shù)的靈敏度。

同時(shí)，研究多場(chǎng)耦合條件下絕緣件表面缺陷發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，掌握絕緣件絕緣失效原理，提出多源信息融合的絕緣件缺陷檢測(cè)技術(shù), 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的早期診斷，建立運(yùn)行中絕緣件缺陷危害狀態(tài)評(píng)估方法與運(yùn)維策略。降低絕緣件的故障率，提升設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

本項(xiàng)目的實(shí)施，將使我國(guó)在關(guān)鍵材料、設(shè)計(jì)制造和運(yùn)維診斷等方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，形成特高壓電氣設(shè)備用國(guó)產(chǎn)化環(huán)氧納米復(fù)合材料配方體系，可在超、特高壓方面全面替代進(jìn)口。同時(shí)將培養(yǎng)一批從事特高壓電氣設(shè)備關(guān)鍵材料與應(yīng)用和檢測(cè)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新人才，推動(dòng)國(guó)內(nèi)特高壓電氣行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，為特高壓電氣設(shè)備研發(fā)及應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)、裝備及人才保障。
 

【研發(fā)環(huán)保絕緣氣體 助推電力設(shè)備環(huán)保升級(jí)——環(huán)保型管道輸電關(guān)鍵技術(shù)】

項(xiàng)目研制的環(huán)保氣體全球變暖系數(shù)值僅為SF6的5%，可帶動(dòng)氣體絕緣設(shè)備環(huán)?；?jí)換代。

研發(fā)新型絕緣氣體，給電力設(shè)備輸送新鮮血液，與環(huán)境友好相處，給電力工作者提出了巨大的挑戰(zhàn)。

世界難題

國(guó)際上各大電力裝備巨頭都在積極研發(fā)新型環(huán)保氣體，美國(guó)3M公司、GE公司和ABB公司都取得了突破，正在逐漸形成技術(shù)壟斷優(yōu)勢(shì)。面對(duì)國(guó)外公司強(qiáng)勁的領(lǐng)跑優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)幾代電力人嘔心瀝血，但仍主要停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，“我國(guó)替代六氟化硫的環(huán)保氣體研究仍處于探索階段，與國(guó)外同類技術(shù)相比差距較大，相關(guān)研究亟待提速和深入。”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“環(huán)保型管道輸電關(guān)鍵技術(shù)”負(fù)責(zé)人、中國(guó)電力科學(xué)研究院副院長(zhǎng)高克利這樣介紹。

當(dāng)輸電線路遇到高落差、過江河等特殊地理環(huán)境條件時(shí)，采用氣體絕緣管道輸電近年來逐漸成為了架空線路的重要補(bǔ)充，中國(guó)電力科學(xué)研究院組織平高集團(tuán)、西開電氣等單位率先研制出