66kV T型屏蔽型可分离连接器
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2025-05-27 19:26:26
2022年,依托国家电投U场址一期海上风电项目,电投(青岛)投资发展有限公司和济南大智电力科技有限公司共同开展了66kV T型屏蔽型可分离连接器研究。该连接器是连接电缆与柜体或变压器等电气设备,T型前插式可分离连接器前端连接柜体,尾部可以连接后插式可分离连接器或避雷器,实现多组电缆的连接和拓展。该连接器一般设计为一个主体,若干个适配器用来与不同截面电缆的连接。该产品具有3个技术特点,一是采用三元乙丙橡胶整体预制型外套主体;二是采用三元乙丙橡胶整体预制型适配器;三是采用三元乙丙橡胶材料。通过研制,产品形成4个主要技术特征,一是专有设计外屏蔽,使原来仅能直接接地的状态改为断开状态;二是采用特殊配方半导电材料,提高外屏蔽层导电效能;三是应力锥内壁设计有导气槽,防止内部残留气隙;四是研发专用高性能绝缘润滑脂。2023年,该连接器通过检测,取得发明专利1项,通过山东省科学院情报研究所科技查新。2024年通过中国电力企业联合会成果鉴定,认定为该产品达到国际先进水平,可批量生产。
目前欧洲已经积累了大量的66kV电力系统应用经验,NKT、Nexans、ABB等均已经有大量使用,电缆已经实现国产化,配套的电缆附件仍然以进口品牌为主。研究国外正在大量使用的配套电缆附件产品,采用三元乙丙和硅橡胶材料两种材料的产品,外屏蔽层采用模压结构比较常见,仅 NKT采用喷涂结构。产品结构采用与现有的T型产品相同,一个外套本体加上适配器,配合不同的电缆截面。国内66kV T型屏蔽型可分离连接器产品是近年刚开始起步的新制造行业,目前产品结构型式主要是模仿国外已有产品为主,采用三元乙丙和硅橡胶材料的产品均存在,缺乏创新和借助新技术和新材料的应用意识。本项目旨在生产国产化66kV T型屏蔽型可分离连接器,经过对比分析, 该成果产品采用三元乙丙材料的产品,同时对外屏蔽材料及适配器结构进行创新,产品生产过程合格率高、安装过程方便。考虑到风机内部部分电缆采用EPR绝缘材料,专门研究安装用硅脂,适用于EPR和XLPE绝缘的电缆。该产品后续主要应用于大容量的海上风电、陆上太阳能及风电等新能源场站,可降低产品造价,随着国家海上风电单机容量和规模的不断增大,该产品的经济效益比较可观。
66kV T型屏蔽型可分离连接器产品的研制成功,提高了我国电力电缆附件制造行业的综合技术水平,改变了简单模仿国外同类产品的局面,部分产品具有独立自主知识产权,如能进一步扩大生产规模,附件系列产品除了可满足国内电力建设发展的需要外,还可逐步走向世界参与国际竞争。近年来,全球海上风电发展呈现大规模、集群化及深远海化的特点。离岸大于100km、水深超过 50m 的深远海具有更广阔的海域资源与更庞大的风能资源。中国海岸线长,可利用海域面积广,海上风力资源储备丰富。考虑资源潜力、消纳能力以及近海海域用地日益紧张等因素,深远海风电将成为未来海上风电发展的重要方向。海上风电机组大型化是今后海上风电发展的必然趋势。随着风电机组单机容量不断向8MW、10MW甚至更高容量发展,集电线路电压等级势必向更高电压等级发展。采用66kV集电线路能提高单根电缆的传输能力,进而优化海缆回路数与海缆长度,减少工程量。此外,由于海上升压站与海上换流站在功能上有一定的重复,欧洲 TenneT 公司已提出在海上风电项目中跳过交流海上升压站,直接将风机以交流 66kV的电压等级接入海上换流站的构想。目前国内 66kV电缆附件的生产规模、产品种类和综合性能,还不能完全满足国内市场的需求,市场占有率仅为 20-30%,其余均为进口产品,相对而言进口产口价格较高,交货周期长、售后服务配套能力差。该成果66kV T型屏蔽型可分离连接器产品具有自主知识产权,种类齐全,综合性能一流,完全可替代进口产品。
该成果由电投(青岛)投资发展有限公司和济南大智电力科技有限公司共同研究、共同推广,电投(青岛)投资发展有限公司负责提供具体海上风电场风力发电机组应用场景及实机验证,济南大智电力科技有限公司负责66kV T型屏蔽型可分离连接器产品的研发、制造与安装。项目团队成员经验丰富,技术过硬。团队共包括14名成员,电投(青岛)的成员有陈立志、罗朝发、钮锋、韩齐龙、王锐、王文奇、朱坤阳、伦云龙、李冉等9名,济南大智有刘殿峰、刘玉合、宋艳平、王英刚、王金芝等5名,其中具有高级职称的有2名,中级职称的有7名,8名为从事海上风电行业的专业人员。
在66kV T型屏蔽型可分离连接器前期研发中,共投入各类经费达3180万元,其中机器设备2500万元,模具及其他配套工装350万元,产品试制费用330万元。目前该成果依托U场址项目一期研发制造1套66kV插拔式全屏蔽T型电缆终端并成功应用,2024年推广至U场址项目二期,济南大智电力科技有限公司与风机厂明阳智慧能源集团股份公司签署配套销售合同金额143.16万元,与风机厂中车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部签署配套销售合同金额72.899997万元,与江苏中天科技电缆附件有限公司签署配套销售合同金额155.544万元,目前电投(青岛)投资发展有限公司与济南大智电力科技有限公司已签订专利使用费分配协议,规定专利使用分配比例为5%,后续电投(青岛)投资发展有限公司将收取专利使用费18.5802万元。该66kV T型屏蔽型可分离连接器成果,相比于35kV交流集电方案在技术和经济上更有优势,不仅能输送大容量电能,而且可节约投资、降低运行费用。同时该成果作为国产化产品,具有良好的拓展性且成本低,解决了进口品牌价格高、供货周期长和售后服务不及时等难题,对于国内大容量的海上风电、陆上风电及太阳能等新能源场站,都具有十分重要的意义。
该66kV T型屏蔽型可分离连接器采用专利许可的转化方式,电投(青岛)投资发展有限公司与济南大智电力科技有限公司签订专利使用费分配协议,规定济南大智电力科技有限公司该种产品的销售额的5%作为专利使用费付给电投(青岛)投资发展有限公司。该66kV T型屏蔽型可分离连接器是连接电缆与柜体或变压器等电气设备,T型前插式可分离连接器前端连接柜体,尾部可以连接后插式可分离连接器或避雷器,实现多组电缆的连接和拓展。该连接器可应用于大容量的海上风电、陆上太阳能及风电等新能源场站,适用于大容量的风电机组,不仅能输送大容量电能,还可以节约投资、降低运行费用,希望随着国内海上风电单机容量及装机规模的不断增大,加大产品推广力度,实现出口替代。