近日，平高集团联合国网浙江省电力公司研制的20赫兹72.5千伏和252千伏GIS在国网电科院实验验证中心（常州）顺利通过全部型式试验，标志着世界首台低频72.5千伏和252千伏GIS产品研制成功。
项目背景：近海风电资源开发已进入尾声，海上风电技术正向着中远距离目标挺进，然而利用现有柔性直流输电技术却存在着故障开断困难、海上换流站建造费用高、传输损耗高等多种问题。
针对以上问题，中国科学院院士陈维江在题为“柔性低频交流输电构想”的演讲中给出了答案，采用20赫兹低频输电技术将为中远距离海上风电送出、新能源汇集与送出等提供新的解决方案。优势如下：
- 通过传统交流断路器开断故障电流，易于组网。
- 有效提升海缆输送能力。
- 具备功率控制、电压动态调整、异步电网互联等柔性调控功能。
252千伏低频GIS
为推进新型电力系统建设，浙江省以220千伏亭山-中埠柔性低频输电示范工程为抓手，着力打造中远距离海上风电的低频送出样板，同时该低频示范工程关联起富阳和萧山南部两大负荷中心，可有效缓解富阳变供电压力，提升跨江通道输电能力和事故、检修支援能力。 为支撑该项低频示范工程建设，平高集团在国内率先开展20赫兹72.5千伏和252千伏GIS和关键开断技术的研发。
为研制20赫兹72.5千伏和252千伏GIS，需进行断路器、隔离接地开关、互感器等内部零部件的全面技术创新。
1、断路器
252kV低频断路器开断不同频率长燃弧电流对比
当频率由50赫兹降至20赫兹，电流周期将由20毫秒增加至50毫秒。在没有分闸选相装置干预条件下，断路器的燃弧窗口由9毫秒增加至22.5毫秒，导致断路器最长燃弧时间增加到35毫秒以上，电弧燃烧产生的能量相比常规断路器增加了将近80%，远远超过了现有断路器的极限开断能力。
要攻克超长燃弧开断难题，必须突破三个技术瓶颈：
- 一是要解决断路器分闸特性、缓冲特性和燃弧时间匹配问题。
- 二是解决短路电流开断后巨大的电弧能量带来的绝缘恢复问题。
- 三是解决电寿命试验中超长燃弧时间造成开断能力下降问题。
平高集团依托在开关领域的技术积淀，在现有72.5千伏和252千伏断路器的基础上，应用先进的电弧仿真技术在多个设计方案中筛选出适于低频工况的灭弧室设计方案，历时8个月，突破了低频断路器技术瓶颈，成功研制出72.5千伏和252千伏低频断路器。
2、隔离接地开关
72.5千伏低频隔离开关
与断路器相比，隔离开关和接地开关没有熄弧装置，在开合过程中，燃弧时间长，电弧能量积累大，加剧了开断难度。平高集团通过开展隔离开关和接地开关机械特性、开距、动静弧触头结构优化，减小触头的烧蚀，攻克了低频工况下结构紧凑和开合性能兼顾的难题，成功研制出低频隔离开关和接地开关。
3、互感器
低频输电系统的计量保护对电流、电压互感器提出新挑战，通过开展互感器关键参数匹配特性、铁芯截面、绕组结构优化研究，突破了低频互感器设计关键技术，创新制定互感器准确度设计方案和电压互感器绕组结构，成功研制出低频252千伏电流互感器和72.5/252千伏电压互感器产品。
4、避雷器
252千伏低频避雷器
低频输电系统的保护对避雷器提出新挑战，通过开展低频电压对避雷器老化特性、避雷器低频过电压耐受时间特性、避雷器绝缘状态的影响研究，平高集团突破了低频避雷器设计关键技术，成功研制出低频252千伏避雷器产品。
制定规范：目前，世界范围内没有低频GIS型式试验及出厂试验相关标准，试验参数和试验方法尚处于摸索阶段。结合现行高压开关设备试验标准，平高集团联合浙江省电科院、国网电力科学研究院有限公司实验验证中心（常州）等多家单位起草了首个低频GIS试验规范和低频互感器试验规范，为低频GIS设备的研制提供了标准支撑。
来源：平高集团
