介绍
我国的特高压建设世界瞩目，代表着当今输电技术的最高水平。特高压工程用交、直流套管是发展特高压输电的关键设备，其电压等级高、承载电流大、多场耦合难控、介质特性复杂、制造工艺高难，成为特高压设备研发领域的前沿技术和世界性难题，也是制约我国特高压建设的瓶颈和短板，亟需自主开发研制特高压交、直流套管。
该项目面向国家特高压工程建设的重大需求，在国家支撑计划和国家电网重大项目的支持下，采用产、学、研协同创新模式，历时十余年，从特高压套管应用基础研究、关键技术攻关、系列化产品研发三个层面开展了系统深入的研究，取得了一系列完全自主知识产权的创新性成果：（1）开发了完全自主产权的特高压套管用高性能环氧复合材料体系，实现了特高压直流套管材料配方核心技术的突破；（2）发明了多物理场仿真、多因子分析、多目标寻优的特高压套管设计优化技术，实现了特高压套管多物理场分布均匀化、结构设计合理化；（3）攻克了特高压交、直流套管卷制、浸渍、固化和内应力调控及放热峰平抑等关键核心制造技术，解决了特高压套管制造工艺分散性及成品质量控制的难题；（4）在陕创建了世界一流的特高压套管关键技术研发与产品制造高新技术企业，成功的研制出了特高压交、直流套管系列化产品。该项目突破了特高压套管的关键核心技术及工程应用瓶颈，实现了系列化特高压套管的研发与应用，取得了显著的经济和社会效益，在特高压建设中具有广泛应用前景。
图1 项目研发与应用技术体系及创新思路
形成了四项创新技术成果：
1.开发了完全自主知识产权的特高压套管用高性能环氧复合材料体系，获得了套管材料的介电、理化、力学性能随电场、时间、温度和频率变化的影响规律，揭示了高温、强场、多影响因素下环氧复合材料中电荷输运、电场分布和绝缘破坏的机理，提出了抑制电荷效应、改善材料介电性能的方法和途径，平抑和控制了环氧复合材料的内应力及放热峰，实现了主绝缘及界面材料配方核心技术的突破，为特高压套管的结构设计与研制提供了重要的材料基础。
2.首创了多物理场仿真、多因子分析、多目标寻优的特高压套管设计优化技术，发明了特高压套管等厚度、等电容、等裕度和大小极板优化设计技术，提出了均场、均热、均力的仿真方法和调控技术，获得了特高压套管的电、热、力分布规律，解决了特高压套管长径比大、影响因素多、多场耦合难、内外绝缘结构协同优化复杂的关键技术，创建了特高压套管载流结构、芯体结构、绝缘结构的优化设计方法，实现了套管径向、轴向场强均匀化，内外绝缘结构合理化，为特高压交、直流套管的研制提供了优化设计依据。
3.攻克了特高压交、直流套管卷制、浸渍、固化和内应力调控及放热峰平抑等关键核心制造技术，开发了特高压套管激光精确定位、张力恒定控制的芯体整卷技术，特高压套管复杂多界面处理与无气泡浸渍技术，大型套管芯体固化放热控制与无过热真空浇注技术，超长载流导体施加冷媒或热管的热调控技术，套管芯体内应力控制与放热峰平抑等关键核心制造技术，解决了特高压套管制造工艺分散性及成品质量控制的难题，形成了特高压交、直流套管国家标准及全工况等效试验考核方法。
4.基于该项目的研究成果，在陕创建了世界一流的特高压套管关键技术研发与产品制造高新技术企业，成功的研制出特高压交流1000kV系统用变压器套管、GIS出进线套管和油-SF6套管，特高压直流±800kV、±1100kV系统用换流变阀侧套管和直流穿墙套管等系列化产品，先后通过了全套型式试验项目考核，产品技术性能达到了国际先进水平和领先水平，解决了特高压工程建设的“卡脖子”难题，实现了系列化特高压套管的研发与应用，取得了显著的经济和社会效益。
该项目共获授权国家发明专利10项、实用新型专利12项，发表学术论文69篇，编制发布国家标准和行业标准6项，在特高压套管材料、设计、制造和试验技术方面形成了核心知识产权体系。该项目多项成果先后通过了国家能源局、中国机械工业联合会等组织的专家鉴定，认定该项目研究成果和系列产品的技术性能整体达到了国际先进水平，在高性能环氧复合材料、多目标优化设计技术等方面处于国际领先水平。
基于该项目开发的关键核心技术，成功研制出了6个系列的特高压交、直流套管产品，各类套管产品已应用于我国特高压工程建设，部分产品已出口海外市场。其中研制的世界最高电压等级、最大载流量的±1100kV/5454A直流穿墙套管，应用于±1100kV特高压昌吉—古泉直流输电工程，取得了良好的运行效果。特高压套管的成功研制与应用，取得了明显和潜在的经济及社会效益，新增销售额约10.2亿元，新增利润约1.3亿元，减少特高压工程建设成本约4.2亿元。
该项目研制的特高压交、直流套管，突破了制约我国特高压工程建设的瓶颈和短板，实现了核心技术与关键装备自主可控，产品可广泛的应用于特高压输电工程、人工气候实验室、海上风电和柔性直流等输电工程，解决了特高压工程建设的“卡脖子”难题，显著的提升了国际声誉和产品竞争力，有力的推动了电力行业的技术进步
