特高压输电具有输电容量大、送电距离长、线路损耗低、工程投资省、走廊利用率高和联网能力强等特点,是跨区域输电技术的重要发展方向,对推动世界电力工业的创新发展具有重要意义,特高压输电技术的发展是建设坚强智能电网的重要前提。高压柔性直流输电是目前解决远距离大容量输电通道和新能源规模化利用的大电网互联下的主流技术。作为构建直流电网的物理基础和关键设备,高压直流电缆与管道被认为是智能电网和未来全球能源互联网的重要组成部分,对于保障电力安全及可持续发展具有重要的工程和战略意义。
面向坚强智能电网建设的重大需求,《广东电力》编辑部组织了“高压直流电缆与管道输电先进绝缘技术”专题,旨在共同研讨相关领域的新理论、新技术、新应用,共同促进我国高压直流输电系统绝缘技术的发展。我们荣幸地受邀担任此次专题的特约主编。本次征稿共计征得40余篇文章,经过严格审核,最终收录17篇,内容涵盖了高压直流电缆与管道输电先进绝缘技术应用的4个主要方面。
天津大学杜伯学、李进等综述了高压电工装备用环氧树脂配方体系中各组分的类型、用量、固化工艺等与环氧树脂电、机械、热性能关系进行了分析,重点总结了近年来高压电工装备用环氧树脂在增韧、高耐热、高导热、耐电性能提升方面的研究进展,针对高压电工装备用环氧树脂材料选型给出了参考意见。浙江大学陈向荣、南方电网科学研究院侯帅等研究了直流电缆绝缘材料中副产物对交联聚乙烯(XLPE)介电性能的影响规律,揭示了XLPE不同脱气工艺下副产物含量分布不均将产生介电性能的空间差异,为实际电缆脱气工艺及性能检测提供了指导。北京科技大学查俊伟、华北电力大学卞星明、清华大学党智敏等通过结晶和陷阱特性研究了LDPE/EVA共混体系的空间电荷积聚行为和直流击穿强度,讨论了EVA填料在提高直流电缆料绝缘性能方面潜在的应用价值。武汉大学曾福平、国网重庆市电力公司电力科学研究院苗玉龙等探索了外电场作用下环保型绝缘气体C5F10O的分子结构与激发态规律,从原子电荷分布、偶极矩、分子总能量等角度,分析了C5F10O在未来管道输电中替代SF6气体方面的可行性。
天津大学杜伯学、李进等综述了高压直流电缆附件界面电荷研究的进展,分析了界面电荷现有理论模型差异,比较了基于几何设计、表面改性、场梯度材料和材料匹配的界面电荷抑制效果,相关结论为高压直流电缆附件界面设计提供了技术支撑。西安交通大学电气工程学院李盛涛、王威望等通过构建高压直流海底电缆热-电耦合仿真模型,研究了运行稳态和暂态时导体电流对海缆温度和电场分布特性的影响规律,重点分析了极性反转电压条件下的过渡过程,为高压直流海缆绝缘设计提供了指导。华南理工大学电力学院郝艳捧、南方电网科学院研究有限责任公司廖一帆等进行了直流复合支柱绝缘子淋雨特性试验,提出大伞边水滴数、大伞间水滴数、大伞水柱数及长度等淋雨特性表征参数,系统研究伞裙参数、材质、淋雨率对支柱绝缘子淋雨特性的影响规律,对于多雨地区直流变电站外绝缘设计和运维具有重要工程意义。山东泰开高压开关有限公司李伟、清华大学黄瑜珑等分析了混合式高压直流断路器的绝缘性能,基于静电场分析方法,对直流断路器分闸状态下的电场分布进行了计算,验证了绝缘设计的可靠性,为后续高压直流断路器的设计提供了参考。
国网河北省电力有限公司电力科学研究院苏金刚等以高压直流电缆绝缘为对象,综述了直流电场作用下电荷输运与电树枝劣化规律和作用机理,为高压直流电缆老化评估提供了实验依据和理论支撑。西安工程大学黄新波、杨文博等研究了脂环族环氧树脂材料的电晕老化特性,采用针-板电极试验装置对环氧树脂材料进行电晕老化试验,通过相关理化性能测试对其性能进行了有效评价。广东电网有限责任公司电力科学研究院于是乎等研究了受损高压电缆主绝缘XLPE内、外层绝缘老化后的材料理化性能,并对比了其与正常电缆绝缘的性能差别,发现施工工艺导致的密封缺陷是导致电缆高温受损从而变色的关键原因。国网江西省电力有限公司电力科学研究院曾晗、华东交通大学程宏波等研究潮湿环境下绝缘子电晕放电的机理和演化规律,并基于流体-化学混合模型采用二维数值模拟计算,仿真分析了潮湿环境下电晕放电的电势、电场、空间电子密度和电子温度的发展规律以及局部粒子浓度,模拟了绝缘子在潮湿环境下电晕放电的过程。国网山东省电力公司莱芜供电公司张泽卉等基于国内外的研究成果,介绍了高压直流电缆绝缘的老化机理,简述了空间电荷测量方法的基本原理,分析了电声脉冲法和电流积分法对高压直流电缆绝缘老化评估的有效性。
华南理工大学郝艳捧团队搭建了超声检测系统,以具有表面微裂纹的环氧复合材料为对象,进行了取向、高度不同的裂纹的超声LCR波检测试验,提出了单探头模式下以缺陷反射波确定裂纹,双探头模式下以接收波幅值变化评估裂纹的检测方法。西安理工大学陈驰、西安交通大学吴锴等在国内外同轴电缆空间电荷测量研究现状的基础上,基于前期研制的适用于温度梯度下同轴电缆空间电荷测量设备和空间电荷测量波形恢复算法,对10 kV XLPE同轴电缆的空间电荷特性进行了系统研究。广东电网有限责任公司电网规划研究中心罗澍忻、清华大学董新洲等针对直流线路保护的作用以及系统对其的要求,对工程应用的直流保护原理和最新的理论研究进展进行了总结,指出利用故障暂态信息构成的故障方向元件是今后的研究重点,并对保护装置独立化和保护原理的实用化提出了建议。深圳供电局有限公司赵法强、北京航空航天大学陆林等探索了XLPE电缆局部放电非电量监测技术,设计并制作了XLPE电缆局部放电实验装置,提出了分别基于气体吸收光谱和荧光光谱的2种局部放电检测技术,为XLPE电缆局部放电非电量监测和绝缘状态预估提供了新的思路。
本次专题重点收集了高压直流电缆与管道输电先进绝缘技术、电力设备绝缘状态在线监测与维护技术等方面的一些最新成果,期望对我国高压直流输电绝缘系统的安全性、可靠性和智能化提供有益的参考。非常感谢各位专家学者对本次专辑的大力支持,感谢《广东电力》编辑部为本专刊顺利出版所付出的辛勤劳动和认真细致的工作。