2020年能源資源計量服務(wù)示范項目入圍項目連載3

GSREVT系列電阻分壓系列互感器示范項目

一、廊坊電力傳感技術(shù)有限公司簡(jiǎn)介

廊坊電力傳感技術(shù)有限公司位于廊坊經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區，是河北省高新技術(shù)企業(yè)，自主研發(fā)的納米導電陶瓷新材料取得國家發(fā)明專(zhuān)利（專(zhuān)利號ZL200910135625.8）及電阻分壓傳感技術(shù)相關(guān)的4項發(fā)明專(zhuān)利，專(zhuān)利產(chǎn)品涵蓋10kV、35kV、110kV及以上電壓等級的電阻分壓系列互感器（包括電阻分壓電壓互感器和厚膜電阻電流互感器）及高壓電能計量費控裝置。

企業(yè)始終立足于新材料和新技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，2005年成立以來(lái)投入大量的研發(fā)資金，依托國內知名高校和中國電力科學(xué)研究院組成高素質(zhì)研發(fā)團隊建立了“新型傳感器技術(shù)研發(fā)中心”和“電力傳感與測控研究中心”，建立了國內唯一的電阻分壓互感器生產(chǎn)基地。從新材料、新工藝研發(fā)和特殊生產(chǎn)能力建設入手，攻克了長(cháng)期以來(lái)受制于國外的高穩定性高壓分壓電阻這一“卡脖子”的核心元件。主導制定了電阻分壓互感器產(chǎn)品相關(guān)的多項國家標準、電力行業(yè)標準和京津冀地方標準及檢定規程，促進(jìn)了行業(yè)的健康發(fā)展，維護了我國電阻分壓互感器產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈安全。

電阻分壓系列互感器產(chǎn)品技術(shù)達到國內領(lǐng)先水平，獲得了國家重點(diǎn)推廣新產(chǎn)品獎、省級科技進(jìn)步獎、科學(xué)技術(shù)成果獎、新產(chǎn)品新技術(shù)獎及自主創(chuàng )新產(chǎn)品獎。產(chǎn)品于2014年和2019年分別被評定為國家電網(wǎng)重點(diǎn)推廣新技術(shù)。

2020年10月經(jīng)河北省市場(chǎng)監督管理局批準，公司建立“廊坊電能計量檢測中心”（授權法定計量檢定機構）。

二、項目實(shí)施背景

提升對清潔能源的接納能力、降低自身電能損耗是綠色電網(wǎng)建設的重要內容。電能計量設備作為關(guān)系國計民生的重要基礎設施，支撐公平、有序、多元電力市場(chǎng)構建，支持營(yíng)商環(huán)境優(yōu)化，服務(wù)國家大局是電網(wǎng)供給側結構性改革的重要方向。相應地電能計量技術(shù)應進(jìn)行創(chuàng )新與優(yōu)化，為高質(zhì)量高效能輸配電服務(wù)提供支撐。

首先，綠色發(fā)展的國家戰略要求電力互感器節約資源、節能減排。因此，推廣資源節約、環(huán)境良好、超低能耗的電阻分壓組合互感器有重要意義。

其次，需要寬量程電力互感器為提升清潔能源消納能力、優(yōu)化能源結構提供計量支撐。清潔能源、尤其是分布式清潔能源受天氣、氣候影響顯著(zhù)，輸出能量頻繁地大幅度波動(dòng)。因此，需要寬量程（原來(lái)1%至120%，擴大到0.1%至200%）的電阻分壓互感器對超低負荷與高負荷并存、具有非連續負荷特性的清潔能源進(jìn)行全程精準計量，保證清潔能源消納的貿易公平。

再次，多元電力市場(chǎng)構建、營(yíng)商環(huán)境優(yōu)化要求電力互感器可靠性高、寬量程、易于數字化。電阻分壓電壓傳感器和厚膜電阻電流傳感器在超低負荷和超高負荷時(shí)均能準確計量，維護貿易公平。產(chǎn)品不存在鐵磁諧振風(fēng)險，大大提升供電可靠性和生產(chǎn)安全。這些優(yōu)點(diǎn)有利于化解供應電雙方、電能交易雙方矛盾，有利于多元電力市場(chǎng)構建、營(yíng)商環(huán)境優(yōu)化。

最后，電阻分壓系列互感器的核心元件是高精度、高可靠性、高穩定性高壓電阻，是交直流特高壓計量和配電網(wǎng)計量共用核心元件。推廣電阻分壓系列互感器，在應用中迭代、優(yōu)化關(guān)鍵核心元件，對突破國家能源大動(dòng)脈的計量、測量核心元件受制于國外的困局有著(zhù)重要意義。

三、具體創(chuàng )新措施

GSREVT電阻分壓系列互感器和LPCT型厚膜電阻電流互感器比傳統互感器更適合對負荷波動(dòng)大清潔能源進(jìn)行精準計量，有利于清潔能源的消納；沒(méi)有鐵磁諧振隱患，相較于傳統互感器可以明顯提高電網(wǎng)安全；體積小、重量輕、線(xiàn)性度好，可同時(shí)滿(mǎn)足計量和保護需求，有利于與電網(wǎng)設備集成融合，減少電網(wǎng)設備重復投資，同時(shí)提升電網(wǎng)精細化管理水平。

圖1  電阻分壓系列互感器

圖2  10kV厚膜電阻電流互感器

針對電阻分壓互感器溫度系數較高的問(wèn)題，發(fā)明了高壓靜電紡絲和氣氛控制高溫燒結相結合的導電陶瓷制備工藝。制備的高壓電阻，批量產(chǎn)品溫度系數優(yōu)于10ppm/℃。技術(shù)達到了國內領(lǐng)先、國際先進(jìn)的水平。

針對高壓分壓電阻批量制備一致性欠佳的問(wèn)題，發(fā)明了分壓電阻一體化成形工藝并開(kāi)發(fā)了相應的生產(chǎn)線(xiàn)。通過(guò)一體成形工藝，批量生產(chǎn)的陶瓷高壓分壓電阻準確度等級可達0.1級，溫度系數優(yōu)于10ppm/℃。

針對雜散電容干擾的問(wèn)題，發(fā)明了同軸等電位屏蔽的電磁靜默結構。利用導電陶瓷成形工藝，制備內外雙層電阻結構，使得核心電阻分壓器處于電磁靜默結構。

由河北省計量院組織河北、北京、天津計量院制定了項目產(chǎn)品的相應地方檢定規程。在跨區域標準、規程制定的協(xié)同、協(xié)作上進(jìn)行了服務(wù)創(chuàng )新。

四、項目取得成效

1.取得的成效

通過(guò)新材料、新工藝和新結構的研發(fā)，突破了制約電阻分壓互感器推廣應用的難題。其性能在國家電網(wǎng)公司的電能計量設備典型極端環(huán)境測量試驗基地西藏-羊八井、新疆-吐魯番、黑龍江-漠河、福建-湄洲島的高海拔、極端炎熱、極端寒冷、高濕熱和超高鹽霧極端環(huán)境長(cháng)時(shí)間運行測試中的到了驗證。自2017年開(kāi)始至今，產(chǎn)品在上述試驗基地長(cháng)時(shí)間通電運行測量，測試結果證明：產(chǎn)品的可靠性、穩定性及準確度均基本保持出廠(chǎng)時(shí)的初始水平。

進(jìn)一步將結合電網(wǎng)線(xiàn)損治理、能源互聯(lián)網(wǎng)建設和“安全行動(dòng)計劃”，推進(jìn)電阻分壓系列互感器與電網(wǎng)設備的融合。在現有技術(shù)基礎上，促進(jìn)核心元件技術(shù)優(yōu)化創(chuàng )新，推動(dòng)高壓、特高壓電阻分壓互感器的國產(chǎn)化，打造能源計量領(lǐng)域的國家重器。

2.案例實(shí)踐

國網(wǎng)冀北電力有限公司、國網(wǎng)天津電力有限公司、國網(wǎng)河北電力有限公司、國網(wǎng)寧夏電力有限公司、國網(wǎng)四川電力公司電力用戶(hù)試點(diǎn)運行數量達5000多套，進(jìn)行了較長(cháng)時(shí)間的前期試點(diǎn)運行工作，最長(cháng)的運行時(shí)間已達到10年。在“老大難”區域線(xiàn)損治理、新能源接納能力提升方面成效明顯，設備融合方面取得了良好的效果。

圖3  示范項目產(chǎn)品安裝現場(chǎng)

3.推廣示范的意義

(1)互感器自身節能減排

若在配網(wǎng)電能計量方面全面推廣電阻分壓互感器，預計每年可減少互感器自身電能消耗70.8億千瓦時(shí)，相應地節約標準煤226.6萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放約594萬(wàn)噸，減少二氧化硫排放1.926萬(wàn)噸，減少氮氧化物排放1.677萬(wàn)噸。每年可節約銅1.65萬(wàn)噸，節約鐵磁材料3.15萬(wàn)噸，同時(shí)減少相應銅、鐵冶煉導致的能耗和污染物排放。

(2)促進(jìn)電網(wǎng)節能減排

前期試點(diǎn)區域，線(xiàn)路損耗電量普遍降低3%以上（有的地區10千伏線(xiàn)路達到10%以上）。若通過(guò)推廣應用電阻分壓系列互感器，協(xié)助提升電網(wǎng)精細化管理水平，如降低線(xiàn)損0.5%。則我國電網(wǎng)一年可減少線(xiàn)路電量損耗361.3億千瓦時(shí)，相應地節約標準煤1156.4萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放3031.3萬(wàn)噸，減少二氧化硫排放9.829萬(wàn)噸，減少氮氧化物排放8.858萬(wàn)噸。

(3) 減少設備重復投資

推廣電阻分壓組合互感器，按照我國電網(wǎng)20%客戶(hù)避免重復投資用戶(hù)分界斷路器估算，預計可節約重復投資資金409億元。

該產(chǎn)品不使用銅和鐵，節約了大量的金屬材料和絕緣材料，節省了電能損耗，在電能計量低碳轉型中發(fā)揮了更多重要作用。