我国经济的持续发展对电网建设和大型输变电设备提出了更高需求，而能源分布结构也决定了电力远距离、大容量输送的特点，“超、特高压变压器用绝缘纸板、成型件及出线装置的研发制造和工程应用”项目的成功，为我国电力持久可靠装备供应的需要具有重要意义。截至2012年底，仅国家电网公司500kV及以上在运超、特高压变压器、电抗器已达3523台，总容量776978MVA，设备需求量巨大。在示范工程建设初期，我国用于特高压输电设备的优质、大尺寸绝缘纸板及成型件成套产品完全依靠进口。2006年初，国务院《关于加快振兴装备制造业的若干意见》，明确将5001000kV交直流超特高压制造技术列为实现重点突破的主要任务。

    高压绝缘纸板、成型件及出线装置，是大型变压器、电抗器等设备油纸绝缘的关键介质和部件。尤其是特高压设备的高压出线装置，我国此前不仅没有制造能力，而且基础研究薄弱。在国家能源局和中国机械工业联合会的推动下，中国电力科学研究院相继开展了超、特高压绝缘纸板、成型件及高压出线装置的国产化研究。

    项目坚持自主创新，采用产、学、研、用的产业链条，在中国电力科学研究院组织协调下，联合保定天威保变电气股份有限公司、西安西电变压器有限责任公司、特变电工沈阳变压器集团有限公司、泰州新源电工器材有限公司、常州市英中电气有限公司，建立了从技术研究、产品设计、生产工艺、检测体系等多方协同创新的研究平台。由中国电科院通过对油纸绝缘电场的精细化计算研究，优化产品结构，提出整体设计方案；由天威保变、西电西变、特变沈变完成特高压变压器/电抗器出线装置的设计及校核；由泰州新源、常州英中完善生产工艺并完成产品的制造；最后由中国电科院完成产品性能检测及试验研究，建立了涵盖产品设计、制造、检测的关键技术标准体系。

    项目的主要研究内容

    特高压出线装置的绝缘结构体积大，承受电压高、且是少胶绝缘结构，需要有全套、完善的生产工艺保证。我国首套具有自主知识产权的特高压出线装置，形成了标准化设计方法、制造工艺文件、检验文件和试验规范，打破了国外产品在该领域内长期垄断状况。

    在出线装置绝缘纸板间采用全新的异性隔栅结构，有效防止大体积绝缘结构干燥处理时发生变形，并具有足够的机械强度。采用全场域有限元法，优化绝缘配合，有效解决了绝缘结构中电场集中，延绝缘表面爬电等问题。

    大张纸板是大容量、大体积特高压自耦变压器的关键材料。成功研制了具有自主知识产权的国内第一条Φ3200mm圆形高密度绝缘纸板生产线，和采用无垫板输送及水针切割等工艺的高密度大张绝缘纸板（3200m×6300m）生产线，厚度从1mm—8mm，填补国内空白。

    成功研制了超、特高压变压器、电抗器器身用全套绝缘成型件。建立真空成型和模压成型的控制模型，制定相应的工艺控制曲线，实现生产自动化，使产品合格率超过95%。

    成功研制出采用湿纸板缠绕的方式制作均压管的工艺方案，有效控制绝缘层厚度及产品内在质量。

    自主研发了特高压出线装置绝缘裕度试验系统，可使出线装置脱离变压器或电抗器实体单独进行电气试验；解决了国内外难以对出线装置进行单体绝缘裕度试验的难题，并通过试验验证了国产特高压出线装置长期运行可靠性，填补了国内外在该研究领域的空白。

    通过采用双波纹栅固定方式，引入航空领域中对设备组件的机械性能考核方法，有效考核了出线装置在实际运输及运行条件下的机械性能。

    项目的主要技术创新点

    通过湿造单层纸页定量控制、瞬时过热水加热流量控制技术，解决了大张纸板同板厚度公差控制、同板水分控制等难题，使纸板厚度公差＜4%，高于IEC标准20%，同板水分偏差可达到±3%。成功研制了国际上最大尺寸大张纸板及圆形高密度绝缘纸板，性能指标先进，可替代进口产品。

    建立真空成型和模压成型的控制模型，采用360度自动补偿夹具，解决了成型件烘干过程中变形开裂及尺寸精确控制问题，成功研制了超、特高压变压器、电抗器器身用全套绝缘成型件，产品质量稳定。

    设计采用全新的异型隔栅结构，替代传统的撑条结构，应用全场域电场分析方法，优化绝缘配合，有效解决了绝缘结构中干燥变形、电场集中，表面爬电问题，通油、通气效果好。

    首次研制成功的8mm大张纸板，实现了异型格栅和卡板的无胶一体制造，大幅减少用胶量；采用2mm瓦楞纸板控制第一层油道尺寸，解决产品尺寸及紧度等难题，交流1000kV间接式出线装置的研制，形成了具有自主知识产权的标准化设计方法、工艺文件及检验试验规范。

    提出了基于V-t特性曲线的绝缘裕度试验方法，自主研发的特高压出线装置绝缘裕度试验系统， 解决了国内外难以对出线装置进行单体绝缘裕度试验的难题，成功完成对国产出线装置的裕度考核，填补了国内外在该研究领域的空白。

    研制的超、特高压绝缘纸板、成型件及出线装置已经成功应用于超、特高压输电工程中，推动了我国输变电行业的技术进步，大幅降低了国内变压器的生产成本，满足了全国各大变压器厂的应用。仅在淮南至上海1000kV交流输电示范工程中节支1.22亿元。该项目荣获2013年中国机械工业科学技术奖一等奖。

    项目首席专家

    中国电力科学研究院专家李金忠，长期在电力系统从事高电压技术和变压器设备运行管理技术方面研究。先后参加了众多超/特高压交直流输电工程建设和运行的科研工作，如特高压变压器、电抗器的研制，变压器故障分析及改进、特高压直流GIL关键技术研究、特高压换流变短路法现场发热装置研制等。获得国家电网公司十大专业领军人才及国家电网公司特高压试验示范工程先进十大个人称号、获省部级科技进步奖6项，在有关国际及全国学术会议和电工学科核心期刊上发表论文十余篇。