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电网关键材料研发及标准建设.pdf

编号：138065

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1、国网智能电网研究院有限公司韩钰2023年8月一、引言作为我国重要的战略性新兴产业之一的电工新材料，对电网的发展起着重要的基础支撑及先导作用。随着双碳目标的确立，新型电力系统的构建，电网安全、绿色、低碳发展对关键材料提出了更高要求。2/28材料研究（宏观-介观-微观）新型电力系统双碳目标一、引言输变电材料是电力设备性能的重要决定因素，迫切需要面向国家和公司重大战略需求，围绕高性能电工绝缘材料、新能源并网装备用低损高效磁性材料、节能输电导体材料、电网装备用降噪防火材料等关键基础材料，开展技术研发、标准研制与产业推广，强化输变电材料领域标准顶层设计与关键核心材料开发应用，全力支撑电网的高质

2、量发展。3/28低灰分聚丙烯树脂0.08mm超薄取向硅钢材料石墨烯改性铜钨触头复合油箱降噪技术二、创新成果简介4/28科研成果高压交、直流电缆绝缘材料技术直流电容器薄膜材料技术国产电工环氧绝缘材料技术大容量输电导线用节能导体材料技术依托国家、公司等科技项目支撑，开展先进电工材料开发及应用技术研究，突破电工材料体系设计、规模制备与工程应用等关键核心技术，形成一批具有自主知识产权的科研成果。高压大容量断路器电触头材料技术国网大气腐蚀等级分布图绘制技术面向消防提升的系列化防火材料技术油浸式声源设备本体噪声控制技术电网腐蚀与防护数据平台特高压变压器用取向硅钢国产化应用技术二、创新成果简介5/28创新

3、机制联合上下游企业推动新材料产业发展，与中石油、中石化、宝武、烟台万华等大型原材料企业，中国电气装备、中能建、中国兵器装备、江苏中天科技等高端装备企业在产业链上开展科研合作及技术转化，攻克“卡脖子”技术，实现自主化替代。相关成果已广泛应用于国家能源、化工、轨道交通、军工等重点行业和领域。电工新材料全产业链创新原材料企业高性能原料生产材料及器件开发及批量化应用技术开发用户示范应用装备企业样机制造6/28 中国电力企业联合会输变电材料标准化技术委员会（CEC/TC 02，以下简称“标委会”）于2016年获批成立，2023年完成换届，是电网首个专门针对输变电材料领域标准化的委员会。以解决电网建设和

4、运行对输变电材料标准的迫切需求为首要任务，不断完善输变电材料领域标准体系，以标准化引领高质量发展、以标准化助推创新发展。二、创新成果简介标委会建设三、技术标准体系建设7/28为更好发挥标准化对输变电材料领域技术发展的基础性、战略性和引领性作用，持续强化标准的顶层设计，共布局3大标准子体系147项标准。变电站节能型设备用电工磁性材料标准 10项输变电防腐及变电站噪声、消防等防护材料标准 13项新能源材料标准 13项基建及运维标准 15项面向输变电工程建设和运行输电线路、变电站用材料加工等技术标准 24项节能导体材料标准 21项评价试验方法类标准 30项瞄准输变电工程新技术、新工艺、新方法电工绝缘

5、材料标准 21项围绕输变电设备核心材料性能提升与自主替代为确保未来电工新材料标准制定工作的稳步推进，将其按照近期、中期期和远期三个阶段来考虑，电工新材料技术领域标准路线如图4-2所示。为确保未来电工新材料标准制定工作的稳步推进，将其按照近期、中期期和远期三个阶段来考虑8/28为有序开展输变电材料技术标准体系建设，围绕重点领域科研成果，制定标准研制路线图。三、技术标准体系建设重点领域标准路线图重点领域标准路线图技术简介：系列化研制出交流110kV、220kV、500kV，直流320kV、500kV绝缘材料及陆缆电缆系统，通过型式试验，具备工程应用条件；成果优势：已纳入公司新技术目录，性能达到国

6、外同等水平，实现从原材料到电缆全链条自主化；应用场景：110kV、220kV国产材料的电缆已示范投运。500kV交流电缆示范可申请国内首台（套）应用。9/28成果成果11高压交联聚乙烯电缆绝缘料高压交联聚乙烯电缆绝缘料T/CEC 560.2-2021 额定电压500kV直流电缆用材料第1部分：可交联半导体屏蔽材料规定了500kV直流电缆用可交联半导电屏蔽材料的技术要求、试验方法、检验规则等Q/GDW 11883.1-2018 额定电压220kV及以下交流输电用挤包绝缘电缆系统第1部分：电缆用可交联聚乙烯绝缘料规定了110kV220kV 交流挤包绝缘电缆用可交联聚乙烯绝缘料的技术要求、试验

7、方法、检验规则等规定了500 kV直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料的使用特性、技术要求、试验方法等T/CEC 560.1-2021 额定电压500kV直流电缆用材料第1部分：可交联聚乙烯绝缘材料Q/GDW 11883.2-2018 额定电压220kV及以下交流输电用挤包绝缘电缆系统第2部分：电缆用半导电屏蔽材料规定了110kV220kV 交流挤包绝缘电缆用可交联半导电屏蔽料的性能要求、试验方法、检验规则等三、技术标准体系建设电工绝缘材料技术简介：开发了国产H级高耐热环氧材料并实现批量化制备，正研制110kV/50000kVA干式变压器，容量在现有基于国外环氧材料的110kV/40000kV

8、A干式变压器基础上进一步提升；成果优势：基于国产高耐热环氧材料的110kV/50000kVA干式变压器产品容量提升了25%；应用场景：110kV变电站，以及矿场、铁路、数据中心等；应用情况：110kV/40000kVA干式变压器已于中国联通浦江云数据中心应用。10/28成果成果22基于国产高耐热环氧材料的基于国产高耐热环氧材料的110kV110kV大容量干式变压器大容量干式变压器规定了电工装备用环氧材料抗开裂指数的测定方法为环氧材料抗开裂性能的判断建立量化考核依据，为国网电工装备的稳定运行提供保障T/CEC 20203004 输变电设备用环氧材料抗开裂指数的测定方法规定了干式高频变压器浇注用环

9、氧树脂组合物及各组分（预混填料的环氧树脂、预混填料的固化剂）的一般要求、检测项目及技术要求、试验方法、检验分类及项目为干式高频变压器的制造提供环氧材料选用依据，为新能源并网关键装备的安全稳定运行提供保障T/CEC 20222143 干式高频变压器用环氧材料选用导则三、技术标准体系建设电工绝缘材料技术简介：攻克了20/70、23/75等低损耐热新型取向硅钢，材料服役可靠性提升，铁心加工、设计、制造等关键技术，研制了S24型（”超1级”）10kV立体卷铁心节能配电变压器，打破国外技术垄断；成果优势：研发的S24型10kV/400kVA”超1级”节能配电变压器，空载损耗279W，较国标1级能效限定值

10、降低约15%，负载损耗3015W，降低约8%，噪声低至33dB，节能降碳效果明显；应用场景：配电网，直接替换常规10kV配电变压器；应用情况：400kVA应用于浙江金华首座”零碳”配电房。11/28成果成果33国产耐热刻痕取向硅钢S24型10kV节能配电变压器规定了变压器用耐热刻痕取向电工钢带的使用条件、技术要求、试验方法等为基于不同工艺生产的耐热刻痕取向硅钢的产品质量和使用提供了依据T/CEC 20213050 变压器用耐热刻痕取向电工钢带技术条件三、技术标准体系建设电工磁性材料“零碳配电房”分水塘Y1配电房义乌石明堂Y6杆架技术简介：“高导电率铝合金节能输电绞线”已纳入公司新技术目录，可用

11、于不同电压等级输电线路，其力学性能、耐热性能与国网现役铝合金导线保持一致，导电率有较大提升；成果优势：导线整体输电线损降低1.5%以上，输送容量可提高40%以上；应用场景：线路增容改造，新能源送出，新建输电线路、电厂送出，换流站及变电站进出线，特高压接地极线路等；应用情况：66-500kV不同服役场景架空输电线路，实现了大容量、低损耗、高可靠输电；获奖情况：国家科技进步二等奖1项，省部级科技奖励7项，地市/院级科技一等奖5项。12/28成果成果44高导电率铝合金节能输电绞线规定了间隙型导线产品的技术要求、试验方法等为间隙型导线的推广应用提供标准依据。T/CEC 399.1-2020 金属基增容

12、导线技术条件第1部分：间隙型导线规定了铝包殷钢芯耐热铝合金绞线产品的技术要求、试验方法等为铝包殷钢芯耐热铝合金绞线的推广应用提供标准依据。T/CEC 399.2-2020 金属基增容导线技术条件第2部分：铝包殷钢芯耐热铝合金绞线规定了钢芯高导电率耐热铝合金导线产品的技术要求、试验方法等为钢芯高导电率耐热铝合金导线的推广应用提供标准依据。T/CEC 399.3-2020 金属基增容导线技术条件第3部分：钢芯高导电率耐热铝合金导线规定了规定了金属基增容导线用金具的结构型式、型号命名方法、技术要求、材料与工艺、试验方法及验收规则等为金属基增容导线用金具的推广应用提供标准依据。T/CEC 202

13、03005 金属基增容导线技术条件第4部分：金属基增容导线用金具三、技术标准体系建设电工导体材料技术简介：电气性能与国网常规开关保持一致，且具有更加优良的大容量开断能力，目前已实现252kV/63kA、420kV/63kA、550kV/63kA、550kV/80kA系列石墨烯改性电触头开发；成果优势：导电率达到46.1%IACS，硬度可达248HB，耐电弧烧蚀性较传统CuW提升20%以上；应用场景：全电压等级GIS、SF6断路器、真空开关等开关设备；应用情况：宁夏步桥220kV变电站挂网，泰开LW420/T63型GIS，思源ZF28-550型开关试验验证。获奖

14、情况：国家电网公司第六届青创赛一等奖。13/28成果成果55高性能石墨烯开关触头技术规定了石墨烯铜钨电触头材料的符号和标注、技术要求和试验方法等为石墨烯铜钨电触头的推广应用提供标准依据。T/CEC 20213047 石墨烯铜钨电触头材料技术条件三、技术标准体系建设电工导体材料550kV/80kA石墨烯改性铜钨触头挂网应用技术简介：开发出界面结合强度高、性能可调，产品适用性高的铜铝复合材料，突破了基于铜包铝复合母线电力开关柜的优化设计与应用关键技术；成果优势：界面结合强度不低于55Mpa，母线成本降低30%以上，主要性能指标符合标准要求；应用场景：中低压开关柜、环网柜等；应用情况：10kV开关柜

15、铜包铝复合母线在国网吉林松原雅达虹变电站应用，拟于国网蒙东、北京公司、山东、辽宁开展二期试点工程应用。14/28成果成果66电工装备用高性能铜包铝复合材料及应用技术规定了铜铝复合母线的使用条件、选用原则、使用要求等为铜铝复合母线的推广应用提供标准依据。DL/T 2260-2021 电力铜铝复合母线选用导则规定了规定了40.5kV及以下母线排用铜铝复合材料的分类和规格、技术要求、试验方法等为电工装备用铜铝复合导体材料设计加工及电气性能验证评估提供标准依据。40.5kV及以下母线排用铜铝复合材料技术规范（企业标准）三、技术标准体系建设电工导体材料技术简介：纳入公司新技术目录，通过低磁致伸缩硅钢开发

16、、铁心低噪声工艺、器身隔振、油箱隔声技术应用，降低设备噪声的产生与排放，实现设备低噪声化，支撑新版噪声法；成果优势：可降低设备噪声10-15dB(A)；应用场景：变压器、电抗器等油浸式设备噪声控制；应用情况：温州10kV配电室、韩集35kV变电站、吴店110kV变电站、真理道110kV变电站、大唐雷州发电厂等；获奖情况：中国环境科学技术进步二等奖1项、北京市科学技术进步二等奖1项。15/28成果成果77油浸式变电设备本体降噪技术确立了油浸式变压器本体噪声控制用材料与装置的总体原则和要求。规定了术语和定义、总体原则、本体噪声控制措施的类型与性能技术要求、试验方法等规范油浸式变压器本体噪声控制用材

17、料与装置的有序性，对油浸式变压器本体噪声控制用材料与装置的推广应用提供标准依据。T/CEC 20231098 油浸式变压器本体降噪用材料技术要求三、技术标准体系建设设备防护材料低噪声油浸式变电设备技术简介：复合油箱是“低设计变更思路”下的本体降噪方式，通过在油箱外壁增加复合吸隔声结构，控制设备本体噪声，保障了高电压等级变电装备安全可靠性，支撑新版噪声法；成果优势：可降低设备噪声9-10dB(A)，不改变电气参数；应用场景：适用于10-1000kV全电压等级油浸式变电设备噪声控制；应用情况：已应用于湖州白雀220kV变压器、妙西500kV变压器和南昌1000kV特高压单柱电抗器、白浙工程600k

18、V换流变；获奖情况：北京市科学技术进步二等奖1项。16/28成果成果88变电设备“复合油箱”降噪技术规定了油浸式变压器噪声控制用复合油箱材料的术语定义、标记、设计原则、技术要求、试验方法、检验要求等规范油浸式变压器本体噪声控制用复合油箱降噪技术的推广应用提供标准依据。油浸式变压器噪声控制用复合油箱材料技术要求（团体标准）（申报中）三、技术标准体系建设设备防护材料复合油箱降噪技术技术简介：通过对地质聚合物、蛭石防火板等高耐火材料进行梯度功能设计，形成换流站阀厅封堵系统，提升换流站阀厅防火裕度，保障了特高压换流站电力设备安全可靠运行；成果优势：换流站阀厅封堵耐火极限由烃类火47min 提升至烃类

19、火3h；应用场景：新建换流站和在运换流站阀厅消防提升工程；应用情况：已在天山、陕北、金华等20多座换流站应用；获奖情况：第二届安全科学进步二等奖1项。17/28成果成果99换流站阀厅封堵系统规定了换流站阀厅套管封堵材料技术要求、防火封堵系统设计、防火封堵系统技术要求和耐火性能试验要求等规范封堵材料构造体系，服役技术要求、封堵构造、评价方法，验收方法等，为换流站阀厅阀侧套管材料的选用提供标准依据。T/CEC 561-2021 换流站阀厅套管封堵材料和封堵系统技术要求三、技术标准体系建设设备防护材料陕北站新型封堵系统陕北站阀厅封堵拆解技术简介：牵头在各省电力公司建立5167个土壤腐蚀试验站，开展了

20、碳钢、热镀锌钢、铜的腐蚀速率及关键环境因子数据采集，首次绘制了电网土壤腐蚀等级分布图和土壤电阻率、土壤氧化还原电位等环境因子图，系统掌握国网覆盖区域土壤腐蚀环境等级，填补国内空白；成果优势：自主建立模型算法，腐蚀等级准确度达85%以上；应用场景：指导电网接地工程差异化防腐设计、选材、建设及运维工作。18/28成果成果1010电网土壤腐蚀等级分布图规定了电网接地金属材料的加速腐蚀试验设备、试验条件、试验报告等。为输变电工程设计、基建级运维接地选材和风险评估提供支持。T/CEC 400-2020 接地金属材料土壤环境腐蚀加速实验方法规定了输变电金属材料及镀层的盐雾-盐溶液周浸加速腐蚀试验设备、试验

21、条件、腐蚀试样表征、试验报告等在保持与大气腐蚀机理一致的条件下，提供一种可靠性程度高、加速比大的输变电金属材料加速腐蚀试验方法。T/CEC 401-2020 输变电金属材料及镀层的盐雾-盐溶液周浸加速腐蚀试验方法三、技术标准体系建设设备防护材料四、下一步工作现阶段，输变电材料标准化方面仍存在一些问题，制约输变电材料的行业进步及电网的技术革新。0102标准体系顶层设计基本成型、覆盖范围不断扩大、管理不断规范有序，但面向新型电力系统建设的输变电材料及其交叉领域标准仍有一些处于空白状态。标准立项、编制等方面有了提升，但仍面临标准与科研的互动协同创新能力不足等问题。03输变电材料标准贯彻执行力度不够

22、，标准实施过程中监督管理有待进一步加强。04标准国际化能力不足，沟通交流及立项渠道欠缺，急需加强。19/28 输变电材料是基础和通用领域，通过相关标委会之间的协调和合作共同促进相关领域标准化工作，推动建立相关专业领域标委会日常联络机制，协调相关技术问题，共同开展标准的研究和制修订工作，助力标准的高质量发展。拟以标委会工作为主线，推动标委会和相关企业、学会、高校、科研院所进行更多的信息互通和开放共享。科学、规范、开放、协作20/28四、下一步工作1 1、加强相关标委会之间的协调合作、加强相关标委会之间的协调合作坚持科技研发、标准研制与产业发展协同推进的工作原则，不断加强以新型电力系统建设及电力

23、发展需求为导向、以科技创新为支撑的高质量标准研制工作。科技研发、标准研制与产业发展协同推进充分发挥实用关键技术与业务活动、产业发展紧密耦合的特点优势，突出技术标准对实用关键技术研发反向的引导作用，着力提升基于实用关键技术成果的标准供给质量。推动标准化理念向创新链前端延伸，引导在输变电材料科研前端开展标准布局研究，对涉及重大成果标准化的标准给予重点支持。实用关键技术与业务活动、产业发展紧密耦合标准化理念向创新链前端延伸21/28四、下一步工作2 2、持续强化标准研制工作、持续强化标准研制工作12积极探索标准宣贯策划与标准审查同步，提高标准宣贯的广泛性和时效性。加强的本专业领域标准宣贯、解释和标

24、准实施的跟踪及评估工作，明确标准宣贯目标、任务、重点领域，积极探索标准宣贯措施，提高标准宣贯的广泛性、精确性和时效性。3组织各编写组结合本专业领域实际情况，提出标准宣贯需求和建议，做好标准宣贯组织工作，持续提升标准的实施效果和水平。22/28四、下一步工作3 3、持续加强技术标准培训和宣贯、持续加强技术标准培训和宣贯12积极推动各相关领域有效参与国际标准组织技术会议，进一步深化和拓展参与国际标准化活动，提升专家参与国际标准化活动的能力，探索构建对外开放的标准化机制。引导有条件、有需求的领域尽快与国际接轨。聚焦重点领域，开展中外标准技术指标比对分析，梳理国内现有标准的欠缺和不足，整理翻译IEC、IEEE等国际标准，分析研究相关标准的制修订过程，积累国际标准相关工作经验。23/28四、下一步工作4 4、持续推进国际标准化工作、持续推进国际标准化工作汇报完毕，谢谢！24/28

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