电科院：建设1100kV 100 kA试验系统项目可行性分析报告.ppt

建设 1100kv 100 ka 试验系统,项目可行性分析报告,苏州电器科学研究院股份有限公司,二 0 一二年三月,目,录,一、项目背景与意义 . 3 1、项目背景 3 2、项目意义 6 二、项目简介与内容 . 7 1、项目简介 7 2、项目内容 8 3、设计目标 . 10 三、项目投资估算与资金筹措 11 1、投资估算 . 11 2、资金筹措 . 11 3、建设周期 . 11 四、项目技术、经济效益分析 12 1、技术可行性分析 . 12 2、经济效益分析 . 15 五、项目风险分析 16 1、政策法律风险 . 16 2、资产流动性降低风险 . 16 3、检测需求风险 . 16 4、管理风险 . 16 六、项目结论 17,关于建设 1100kv 100ka 试验系统的,项目可行性分析报告,一、项目背景与意义,1、项目背景,我国的水力和煤炭资源主要分布在西部，电力负荷中心主要在东,部。西电东送远距离跨区输配电是我国电力系统的主要格局。我国电,网输电容量大、距离长，目前使用的跨大区500kv电网安全性较差、,网损较高，必须进一步提高电网电压等级以提升输配电效率。,1）特高压输电系统建设是我国电力工业发展的必然选择,改革开放以来，我国的电力工业持续快速发展，特别是2000年以,来，随着用电需求的持续快速增长，电力行业发展步伐进一步提速。,长久以来我国电力工业发展一直“重发轻供”，电网建设长期落后于,电源建设，这种现象带来了很多迫切需要解决的问题，如：1、现有,500kv跨区同步互联电网联系薄弱，输电能力严重不足，大电网的优,越性能已充分发挥，进一步提升空间较小；2、区域电网之间水火互,济和跨流域补仓能力明显不足，如华中电网水电比重大，华北电网以,火电为主，存在很强的互补性，但由于跨区输电能力低，不能起到调,剂作用，造成华中丰水期弃水调峰、枯水期缺电拉闸的局面；3、现,有电网难以满足远距离、大容量输电的需要。,理论上，输电线路的输电能力与线路电压的平方成正比，与输电,线路的波阻抗成反比。一般来讲，不同电压等级输电线路的波阻抗，,随着电压升高而有所减少，但变化程度不大；但随着电压等级的升高，,第 3 页 共 17 页,电网的输送能力将显著提高，1000kv线路自然功率约为500kv线路的5,倍，最远送电距离可以达到500kv线路的4倍，且线路的电阻损耗仅有,500kv的1/4。此外，1000kv线路单位输送容量综合造价仅有500kv线,路的73%，并可大大提高输电走廊利用率，节省土地资源。技术上看，,特高压输电的建设还能在更大范围内优化资源配臵，有利于改善电网,结构，从根本上解决短路电流超标的问题。,为了适应经济社会持续快速发展的需要，满足大型电源基地的送,电需求，电网技术必须有一个跨越式的发展，建设特高压输电系统便,成为我国能源输送方式升级的一个自然选择。,2）世界各国对特高压电网的研究,从二十世纪八十年代开始，世界上不少国家都在研制特高压输变,电产品和特高压输变电技术。美国特高压研究包括两个电压水平：一,个是以美国电力公司（ aep）为代表的 1500kv特高压（最高电压,1600kv）；另一个是以邦纳维尔电力局（bpa）为代表的1100kv特高压,（最高电压1200kv）。开展了大量的电场和电晕、生态和环境、操作,和雷电冲击绝缘等方面研究；开展了可听噪声、无线电噪声、电晕损,失和臭氧观测；开展了机械和结构试验；以及对变电站设备进行试验,和性能评估等。美国对包括线路、变压器、避雷器、断路器等设备在,内的关键问题逐一进行了研究，取得了较全面的研究成果，证明了交,流特高压输电技术的可行性。,日本决定采用百万伏级特高压输电技术，主要是从解决线路走廊,紧张、短路电流超限及提高电网稳定性等角度考虑的。日本第一条,第 4 页 共 17 页,500kv交流输电线路投入运行开始，就启动了特高压输电技术的研发,计划，主要是是围绕输变电技术和设备的调查研究；围绕特高压输电,技术开展基础性研究；围绕输电线路和变电站设备开展实用性试验研,究。,此外，前苏联、意大利、巴西、加拿大等国也分别建设了特高压,试验基地，开展了特高压理论研究、工程技术研究、电气设备研制和,实际模型的试验和考核；瑞典和德国的制造厂家也积极参与了特高压,试验设备的研制；意大利还制造出特高压系统的所有设备原型，并进,行了电气试验和机械试验，进而根据这些研究经验和试验结果，完成,了所有设备的设计和制造，并于20世纪90年代在试验工程中进行了全,压运行。,3）我国对特高压电网的研究和已取得的成果,我国在20世纪80年代也开始了对特高压输电技术的研究：1986,至1990年，特高压输电前期研究被列为国家攻关项目；1990至1995,年，国务院重大技术装备领导小组办公室开展了远距离输电方式和电,压等级论证；1990至1999年，国家科学技术委员会就特高压输电前期,论证和采用百万伏特高压输电的可行性等专题进行了研究。到本世,纪，2004年国家电网明确提出，加快建设以百万伏级交流和800千,伏级直流系统特高压电网为核心的“坚强国家电网”的战略目标，2009,年更进一步提出建设我国“坚强智能电网”的战略规划。,2009年1月16日，国家电网宣布“晋东南-南阳-荆门”1100kv特,高压交流试验示范工程项目顺利建成，这是当前世界上运行电压最,第 5 页 共 17 页,高、输电能力最大的特高压交流输变电工程，标志着我国电网建设正,式进入特高压时代。,4）特高压输电主要设备及技术特征,从本质上讲，特高压设备与常规超高压设备的基础理论一致，结,构型式一致，设计方法相同，电流水平相当，主要差异表现在以下三,个方面：一要承受更高电压；二是由于输送功率大幅提高，对设备可,靠性的要求更加苛刻；三是为满足高电压的要求，设备尺度显著增大，,由此带来更高的机械强度要求。,显然，建设特高压电网可以大幅度提高电网自身的安全性、可靠,性、灵活性和经济性。但建设特高压电网又离不开特高压输电电气设,备，这些产品的研发与生产离不开特高压试验的支撑，如果没有真正,的试验研究条件，所谓的研发将成为一句空话。所以，本公司经过认,真调研和分析后决定在现有高压试验的基础上，建设 1100kv/100ka,特高压合成网络试验系统，以彻底满足我国建设特高压电网的需要。,2、项目意义,1）加快建设特高压电网和智能电网的需要,我国一次能源的资源分布与消费地分布很不均衡，大型能源基地,与负荷中心的距离长达 10003000 公里，形成了北煤南运、西煤东,运的格局。这就导致煤电运输能力紧张，煤电价格循环上涨。要破解,这个困局，可用“输电”弥补“输煤”的不足。从环境角度看，1000kv,的电磁污染程度要比 500kv 的电网还低。因此，国家正在考虑将特高,压电网的发展纳入国家发展规划，以统一部署智能电网和特高压电网,第 6 页 共 17 页,的建设。建设 1100kv/100ka 特高压试验系统，就是为特高压电网和,智能电网建设的技术研究提供支持。,2）满足高压大容量电器检测的需要,随着电网建设投资的加大，电力系统中应用的电气设备正在向高,电压、大容量方向发展，这些关键的电气设备包括高压断路器及开关,设备、电力变压器、互感器、避雷器、绝缘子、电力金具等都需要按,电网要求，技术规范参数，进行设计、试验、生产和安装。因此，建,设 1100kv/100ka 特高压试验系统，可以满足高压大容量电器检测的,需要。,3）提升电科院电器综合检测能力的需要,1100kv/100ka 特高压试验系统建成后，电科院的电器检测范围,可涵盖低压、中压、高压、超高压、特高压的全部领域，而且低压试,验能力为 420v/400ka，特高压试验能力达到 1100kv/100ka，这将提,高企业的研发能力，并大大提升电科院的电器综合检测能力。,二、项目简介与内容,1、项目简介,目前，本公司的高压试验系统主要是 550kv 电压等级及以下，短,路试验能力是 40.5 kv/35ka，550kv/63ka 1/2 极，363 kv/63ka 整,极，252kv/63ka 三相。主要可以进行高压开关设备、电力变压器、,互感器、电抗器、绝缘子、避雷器等产品的全项目试验。随着我国特,高压电网建设步伐的加快，与特高压输电网络相关的电气设备需要研,发和生产，建设本项目的目的主要是为这些特高压电气设备企业科研,第 7 页 共 17 页,发及产品试验提供技术服务。,本项目就是建造百万伏级高压大容量试验室，主要建设 1100,kv/100ka 特高压试验电源系统，合成回路试验系统，绝缘试验及性,能试验系统。其中短路试验需要采用合成网络试验技术，包括低压大,电流电流源和高压小电流电压源。电流源可以是短路发电机或振荡回,路，也可以直接利用电网，而电压源一般采用振荡回路。合成回路的,种类分为电压引入回路和电流引入回路两大类。本项目采用电流引入,回路，即电流源提供电流过零前的大电流，电压源在电流过零前就已,经作用在被试产品上，电压源也提供一部分电流与电流源叠加在一,起。电流过零时，电压源提供的恢复电压立即自动加在被试产品上。,2、项目内容,本项目研究主要内容包括以下几方面,1）特高压试验电源系统的研究与建设,1100kv级特高压试验电源系统建设是整个项目的关键部分之一。,特高压输电技术的试验研究以及特高压设备的绝缘考核对试验电源,提出了更高的要求。应对试验变压器、串联谐振设备以及电力变压器,等三种可供选择的试验电源各自的技术经济特点进行分析比较。试验,变压器适用于相对较小容量试品的短时高电压试验；串联谐振设备适,用于容性试品的单相高电压试验，并能满足相对较大容量要求；电力,变压器作为高电压试验设备，在结构和容量上并不经济，但作为交流,试验电源，却具有较强的适应能力。因此，当试验变压器和串联谐振,设备这两种常规方案不能满足特高压交流试验电源的基本要求时，应,第 8 页 共 17 页,考虑电力变压器方案。,2）特高压短路试验系统研究与建设, 短路试验既要考虑做单相合成试验，又要考虑做三相合成试,验，限于合成厅的面积和空间，必须进行优化设计，既要实现上述试,验目标，又不浪费资金，因此应对电容器的串并联运行方式进行周密,设计。, 应考虑试验时工频恢复电压的类型。单相合成试验的 t100、,t60、异相接地故障试验、slf 电源侧及三相合成试验的首开相采用,交流工频恢复电压，其余均采用直流恢复电压。, 短路试验系统主要包括变压器、冲击发电机、电抗器、选相,合闸开关等，要确保系统能够产生规定的短路试验电流。重点研究冲,击发电机、试验变压器、负载阻抗、选相开关的技术选型和集成优化。, 延弧回路系统研究,合成试验时，电流源电压较低，为了满足规定的燃弧时间，必须,给被试高压开关设备延弧。延弧回路有电容器组，放电电阻，球隙，,真空开关等组成。每相可进行两次延弧。三相合成试验时最多能用到,6 次延弧。,3）特高压电器试验系统建设, 特高压关键输电设备,特高压输电需要由相应的电气设备及其控制装臵和保护装臵来,支撑，包括电力变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感,器、避雷器、母线及各种无功补偿装臵等，另外还包括铁塔、导线、,第 9 页 共 17 页,地线、承载通信光纤的复合地线、绝缘子与金具等。,特高压设备与超高压设备主要差异表现在以下三个方面：一是要,承受更高电压；二是为满足更高电压的要求，设备体积要显著增大，,由此带来更高的机械强度要求，进而提高了制造与运输安装的难度；,三是由于输送功率大幅度提高，对设备可靠性的要求更为苛刻。, 特高压试验关键技术,由于特高压电气设备在正常运行工况下发生故障的概率与普通,高压设备相比，有显著增加。因此，对特高压设备，除要保证故障、,异常情况下的整体电气、机械性能外，还要特别注意工作电压下的长,期可靠性、设备的安全性、抗电磁干扰能力和特殊环境条件下的承受,能力。所以特高压试验的关键技术就是可靠性试验技术、局部放电试,验技术、人工污秽试验技术、机械拉力试验技术、抗震试验技术。,3、设计目标,完成后的 1100kv 特高压合成网络试验系统主要满足特高压高压,开关设备、电力变压器、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、,绝缘子及无功补偿装臵的试验需要，主要试验能力如下：,1）可以满足 1100kv 等级及以下高压产品的绝缘试验，工频耐压,达 2400kv，冲击耐压达 7200kv。,2）短路试验满足单相合成试验 1100kv/100ka，三相合成试验 363,kv/100ka。,3）温升试验 35000a。,4）绝缘子机械弯曲试验 40kn.m 扭转负荷；300kn.m 弯屈负荷。,第 10 页 共 17 页,5）电容器测试容量:10000kvar。 三、项目投资估算与资金筹措 1、投资估算 本项目是电科院国家质检中心实验室扩建项目的一部分，所有基 础设施及项目管理费用已在其他项目中考虑，本报告所指的项目投资 为设备投资，预计新增设备总投资约为 2.3 亿元人民币。 1100kv/100ka 特高压试验系统设备清单（新增部分）,序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9,设备系统名称 冲击试验发电机 试验变压器 尾端并车调节电抗器 保护断路器 1100kv 合成回路电源系统 1100kv 合成回路控制系统 1100kv 合成回路测量系统 其它 合计,数量 1 台 3 台 1 套 3 台 1 套 1 套 1 套,金额（万元） 8500 4800 1700 3000 4000 120 900 100 23200,2、资金筹措 本项目新增设备总投资为 23200 万元人民币，资金来源为公司自 筹资金 15200 万元，银行贷款 8000 万元。 3、建设周期 本项目建设工期计划 24 个月，不包括基础设施建设和原项目计 划部分。拟分三个阶段进行，第一阶段为方案论证及设备选型阶段； 第二阶段为设备采购阶段；第三阶段为施工、安装、调试、培训及模 拟试验阶段。预计项目可在 2013 年底完成并投运。 第 11 页 共 17 页,、 、,、,、“ 、,、,、,、 、,、 、,、,四、项目技术、经济效益分析,1、技术可行性分析,本公司实验室是经国家认可委（cnas）审查认可，国家认监委,（cnca）资质认定和中国机械工业联合会机构认可的具有独立法人地,位的科研检测机构；是国家质检总局批准的生产许可证检测单位；是,cnca 批准的 ccc 认证指定检测机构；是中国质量认证中心（cqc）、,电能（北京）产品认证中心（pccc）、美国 ul、荷兰 kema 和欧洲合,格评定 cem 的签约实验室。“机械工业高低压电器及机床电器产品质,量监督检测中心”“机械工业汽车电子电气产品质量监督检测中心”,“工业（电器）产品质量控制和技术评价实验室” “机械工业电器检,测（苏州）重点实验室” 机械工业第二十六计量测试中心站（苏州）”,“江苏省质量技术监督小容量电器产品质量检验站”“江苏省电磁兼,容专业测试中心”“江苏省苏州太阳能和风能发电设备检测公共技术,服务中心” “苏州电器产品质量监督检验技术服务平台” “苏州大学,教学实习基地” “河北工业大学电器可靠性试验研究基地” “北京工,业大学教学实习基地”“苏州科技学院教学实习基地” “苏州大学电,子信息学科工程硕士培养基地”等均设在院内，为开展产品检测、新,技术开发、人员培训、检测装备研制提供了坚定的基础。,现有实验面积 85000m 2 ，试验设备 4500 多台/套。建有高压电器,实验室、低压电器实验室、汽车电器实验室、船舶电器实验室、核电,电器实验室、机床电器及其他电器实验室、太阳能光伏及风能发电设,备实验室、电磁兼容（emc）实验室、电子电气产品中有毒有害物质,第 12 页 共 17 页,（rohs）检测实验室和仪器仪表检定/校准实验室。检测范围主要包,括经 cnas 认可的 270 类国际标准、国家标准所覆盖的产品检验项目，,还包括 45 个检定规程和校准规范覆盖的仪器仪表的检定/校准工作。,在进行的高压电器试验中，涉及到相当多的短路试验项目，拥有一大,批熟悉高压电器试验技术的专业人员。,需要指出的是，本项目涉及特高压试验与中高压、超高压电器试,验既有相同之处，也有不同之处。由于特高压电器设备在正常运行工,况下发生故障的概率与普通高压设备相比有显著增加，因此，对特高,压设备除要保证电器整体的电气、机械性能外，还要特别注意工作电,压下的长期可靠性、设备的安全性、抗电磁干扰能力和特殊环境条件,下的承受能力等。相应的，特高压电气性能检测的关键技术是绝缘技,术、可靠性试验技术、局部放电试验技术、人工污秽试验技术、机械,拉力试验技术、抗震性能试验技术等，其中的绝缘技术是特高压检测,过程中最为关键的技术。,特高压与常规超高压设备的主要技术差异及检测重点表现在：,一是要承受更高的电压，故障率更高。根据国外750kv系统的运,行试验，变电设备在正常工况下发生故障的概率与500kv及以下设备,相比有显著的增加，且故障影响范围更广、危害更大。特高压设备由,于承受的电压更高，其故障概率相对于超高压设备有显著提升，因此,特高压设备的绝缘水平是其设计和检测的制约因素之一。以交流特高,压1100kv设备所需要的绝缘水平为例：,第 13 页 共 17 页,单位： 千伏,项目 操作冲击耐受电压 雷电冲击耐受电压 短时工频耐受电压,变压器 1,800 2,250 1,100（5分钟),其他设备 1,800 2,400 1,100（1分钟),开关设备端口 1,675+900 2,400+900 1,100+635(1分钟),二是对设备可靠性要求高。特高压设备由于输送功率大幅提高、 输电距离长，因此对特高压电器设备的长期可靠性具有更高的要求。 三是由于设备电压高，设备尺寸比较大，带来更高的机械强度要 求，杂散分布电容和局部发热等因素对电器绝缘的长期稳定运行形成 威胁。 通过本项目的绝缘试验、可靠性试验及安全性能检测、动作性能 检测、局部放电试验技术等试验检测项目，可满足特高压电气性能检 测的上述特点。 从2009年开始，本公司即着手进行特高压输电设备的试验技术研 究，并聘请国内高校、科研院所的高压试验专家来领衔研发团队，通 过与国内外同行和德国著名设备制造商的工程技术人员的交流学习， 掌握了特高压输电技术要求、特高压绝缘试验技术、特高压局部放电 和无线电干扰试验技术、特高压环境试验技术、特高压电磁兼容试验 技术等，并在高压大电流试验技术中获得了多项国家专利，为建设项 目的顺利实施提供了可靠的技术保障。 由此可见，依据目前我院的基础条件和人员状况，采用进口设备 和国际先进的合成网络试验技术建设百万伏级特高压超大容量试验 系统是可行的，在技术上不存在风险。 第 14 页 共 17 页,2、经济效益分析,电力是国民经济的基础产业，也是衡量一个国家经济发展程度和,人民生活水平的重要标志之一。近年来，我国的电力事业发展迅猛，,极大地促进了输配电设备的需求增长。国家电网公司公布数据显示，,在我国建设“坚强智能电网”的三个阶段中，特高压电网总投资将达,到6330亿元，其中“十二五”期间特高压电网投资将达到3000亿元，,平均每年的特高压电网投资金额约达600亿元。因此，特高压电器的,检测需求正在逐年递增，且60%左右的特高压电气设备制造企业分布,在华东地区及周边地区，本项目建成后，也将从很大程度上缓解目前,试验供不应求的局面。预计本项目建成后，年试验能力可以达到600,项次以上。如果按平均每项次试验费用35万元（其中短路试验25万元、,安全性能试验8万元、电磁兼容及其它试验2万元），每年做400项次试,验计算，公司可增加年收入14000万元，这其中需要交纳税金及附加：,784万元；年成本费用：4699.60万元，其中工资及福利费总额300万,元；固定资产折旧采用平均年限法，建筑物按30年进行折旧，留残值,5%；设备按10年进行折旧，留残值5%；待摊投资按10年进行折旧，项,目建成后年折旧费约2249.60万元；燃料动力费150万元；年其它费用,包括管理、销售和财务等费用共计2000万元。正常年利润总额8516.40,万元，所得税1277.46万元, 年税后净利润7238.94万元。这样4至5,年内可以收