2025-KJ-2-030高压气体绝缘设备高性能绝缘涂层关键技术及应用

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2025-KJ-2-030高压气体绝缘设备高性能绝缘涂层关键技术及应用

日期：2026年01月14日来源：中国腐蚀与防护学会分享：

获奖项目编号：	2025-KJ-2-030
获奖项目名称：	高压气体绝缘设备高性能绝缘涂层关键技术及应用
第一完成单位：	上海电力大学
项目联系人：	卢武
联系人电话：	18121001351
联系人邮箱：	wuluee@shiep.edu.cn
项目简介：
高压气体绝缘金属封闭开关和传输设备（GIS/GIL）是我国能源战略的重要组成部分，在实现“双碳”目标和构建新型电力系统中具有关键作用。其结构紧凑、传输容量大、占地面积小等优势，使其成为深远海风电开发、跨区域能源输送等重大工程的理想选择，尤其在空间受限的海上平台等场景中展现出独特价值。绝缘子是GIS/GIL的关键部件，承担机械支撑、电气绝缘和气室隔离等功能。然而，在复杂运行环境下，绝缘子表面易积聚电荷，导致电场畸变，增加沿面闪络风险。传统方法在复杂曲面电场均匀化控制、长效电荷抑制及高海拔高湿度等恶劣环境适应性方面仍面临挑战。因此，解决表面电荷积聚、优化电场分布，已成为高压GIS/GIL技术发展的重点攻关方向。本项目聚焦于高性能绝缘纳米涂层技术的研发与应用，为高压GIS/GIL设备提供革命性的绝缘防护解决方案。核心创新点在于：（1）研制了新一代功能性绝缘涂层，以解决传统材料在极端电场下非线性电导特性不足、无法自适应均化电场的核心技术瓶颈。开发了针对复杂结构绝缘子的涂层应用工艺，以解决现有技术难以在绝缘子表面实现功能涂层高均匀性、高结合强度的工程难题。开发了面向GIS/GIL绝缘子性能提升的综合解决方案，以解决其因表面电荷积聚导致的电场畸变与闪络风险，以及由闪络造成金属部件腐蚀的技术难题。（2）开发了基于电场诱导的功能填料定向排布技术，实现了碳化硅（SiC）填料在环氧树脂基体中形成有序三维导电网络，精确调控了复合纳米涂层的非线性电导特性。研制了结合等离子体活化与化学接枝的基体表面处理与填料修饰复合工艺，提升了纳米涂层与盆式绝缘子界面结合强度与稳定性。构建了电-热-机械多应力耦合作用下涂层性能演变的仿真模型与实验验证平台，实现了对涂层材料在模拟真实运行工况下的性能评估。（3）开发出的SiC/含氟环氧树脂纳米复合涂层，实现了其非线性电导特性与体积电阻率的高精度协同调控，有效抑制了表面电荷积聚，并提高绝缘子的闪络电压。研制的电场诱导组装与表面活化复合工艺，实现了在高压盆式绝缘子复杂曲面上的涂层绝缘性能优化与均匀涂覆。开发出的表面电荷自适应调控与金属部件长效防腐的一体化设计，实现了绝缘子表面电场均化以及金属结构耐腐蚀性能的同步提升。本项目围绕高压气体设备的表面电荷积聚严重与抗闪络能力差问题，系统性开展了表面防护材料设计、涂覆工艺开发及工程应用研究，开发出SiC/含氟环氧纳米高性能复合涂层。项目实施期间，共获得授权专利7项，发表论文6篇，参与制定国家标准2项。在经济效益方面，本项目技术通过提升设备可靠性、降低运维成本产生了显著的直接经济价值。本项目产品已在三峡四川综合能源有限公司得到了产业化应用，显著提升供电和售电可靠性，年均收入超5500万元，年均利润超600万元，节支总额超150万元。同时在国网上海市电力公司、国网湖北省电力有限公司超高压公司、山东电工电气日立高压开关有限公司等单位实现了大规模应用，三家单位年均利润超1000万元。一级科技查新咨询单位科学技术部西南信息中心的查新结果表明，国内外未见文献报道，本项目具有新颖性；经中国腐蚀与防护学会鉴定，本项目整体达到国际先进水平，在涂料电场诱导自组装制备技术方面达到国际领先。