作為關鍵電學計量標準,國家工頻高電壓標準裝置是統一全國工頻高電壓量值的最權威依據。可以說,國家工頻高電壓基礎標準裝置是統一全國工頻高電壓量值的基本標尺,代表著工頻高電壓最高測量能力。
而高電壓計量裝置測量準確與否,關係到電網安全和發電、供電、用電的公平公正。這也是中國自主研發特高壓走出國門的需要。
“一般家裡用電每月不過幾百度,但是特高壓一年輸送的電量可超過百億度,此時,精準結算送電量就顯得特別重要。” ——專案主要研發人黃奇峰
一個國家只有擁有了高水平的高電壓基礎標準裝置,在國際上與其他國家實現互認,才能在高電壓技術領域、在電力裝備進出口中擁有話語權。
如果做不出一套獨立自主的高精度特高壓標準裝置,被迫依賴外國技術,裝備出口肯定要受制於人,難以走出一條技術強國之路。
我國高電壓計量存在三個問題。一是高電壓量值測量受電場、磁場、溫度變化等環境因素影響的機理複雜,精度提高難。二是隨著雜散引數對工頻高電壓基礎標準裝置準確度影響急劇增大,高精度量值向高電壓等級拓展難。三是現場工況複雜多變,保證現場量值準確可靠難。這些問題不僅僅是我國電力計量人心中的痛點,更影響了電力、鐵路、航天等涉及高電壓測量相關領域的發展。
為此,中國從20世紀末就開始攻關高電壓基礎標準裝置,在那個時代(90年代末)我國主要採用“全絕緣電磁式電壓互感器”和“壓縮氣體電容器”建立工頻高電壓計量標準。高電壓基礎標準裝置電壓等級較低、準確度水平不高,長期以來不得不高價進口國外裝置作為最高標準,核心技術始終受制於人,特高壓領域國內外更是毫無經驗可借鑑,團隊只能摸著石頭探路。
在團隊攻關研發的20年時間裡,中國電網實現了大跨越式的進步與發展。中國成功完成了特高壓±800kV直流輸電工程。成為了世界首個、也是唯一一個成功掌握並實際應用特高壓這項尖端技術的國家,全面突破了特高壓技術,率先建立了完整的技術標準體系。
國家電網建立的完善系統的特高壓與智慧電網技術標準體系,擁有企業標準356項、行業標準90項、國家標準44項,編制國際標準19項。
2013年,IEC主席稱:中國特高壓交流電壓標準已成為國際標準電壓。這是中國電力第一次在國際上搶到了制定標準的話語權。
除了特高壓輸電技術全球標準的基礎技術來自國家電網,智慧電網國際標準體系的基礎技術中國也作出了巨大的貢獻。
可以說,在近20年的時間裡,中國在電力領域實現了質的跨越。
而高電壓基礎標準裝置研發團隊在歷經20年的努力之後,2015年11月,自主研發的國際首臺1000千伏特高壓互感器現場試驗車在“淮南-南京-上海”特高壓工程滬西站、東吳站、泰州站等特高壓變電站電力互感器交接試驗中成功應用,實現了110千伏~1000千伏電壓等級的高壓計量高可靠現場校準系統的全覆蓋,這標誌著國家工頻高電壓標準裝置成功,而且是國內外首創。
團隊創新性採用分級絕緣、多重結構協調最佳化技術,解決了因電壓等級從500千伏提升至1000千伏引起的電場磁場分佈嚴重不均勻、洩漏電流急劇增大影響準確測量的難題;採用可調電容柔性分壓方法,解決了因上下兩級分壓比例漂移造成的絕緣擊穿難題。
我們還首創了電磁式工頻高電壓比例疊加量值溯源方法,實現了直接測量自校準準確溯源;建立了國家工頻高電壓全系列基礎標準裝置,與德國、美國、加拿大等國家基礎標準裝置相比,準確度更優,且電壓等級最高;建立的1千伏~1000千伏國家工頻高電壓基礎標準裝置,成為我國法定最高等級社會公用計量標準,電力、航天、高鐵、核工業等各行業高電壓計量裝置已100?源到該標準裝置。
由專案量值傳遞的高壓互感器已出口至德國、日本、菲律賓等國家,專案近三年累計經濟效益13.23億元。
這標誌著我國在工頻高電壓計量領域取得重大技術跨越,由長期跟跑西方發達國家躍變為國際領先,在行業內真正掌握了話語權。
2019年12月,國家宣佈高精度全系列高電壓基礎標準裝置成功實現應用,保障了高電壓量值統一和計量準確可靠,覆蓋全電壓系列。
目前,該研究團隊已經著手更高準確度等級的交直流電壓電流標準研究,為未來國家更高層次的需求儲備力量。