相间间隔棒对紧凑型输电线路脱冰跳跃响应影响研究

紧凑型输电线路穿过覆冰区容易因导线脱冰跳跃而引起放电跳闸及金具破坏事故。揭示紧凑型输电线路脱冰后的动力响应规律,对线路工程的抗冰设计及加固改造具有重要的指导意义。以某500kV紧凑型线路脱冰跳跃跳闸故障为例,通过数值模拟仿真,考察了在实际覆冰厚度下,不同相导线脱冰时,线路的相间间隙以及相间间隔棒受力变化;继而针对最不利安全间隙工况,通过参数分析,提出该线路相间间隔棒布置的优化策略。研究结果表明:1)尽管设置相间间隔棒可以有效抑制脱冰相的竖向跳跃高度,增大导线与地线之间间隙,但对于倒三角形分布的紧凑型线路而言,布置相间间隔棒会减少脱冰后相间间隙。2)下相导线脱冰较上相导线脱冰更容易导致相间间隙不足;且由于上-下相相间间隔棒对下相导线跃起时的侧推作用,容易造成相间间隔棒附近处非连接相间间隔棒一侧的上下相相间间隙不足。3)紧凑型线路相间间隔棒数量和布置位置对脱冰后相间间隙均有影响,其中将相间间隔棒布置远离档距中央可有效增加相间间隙。4)上相脱冰和下相脱冰中与脱冰相有连接的上下相之间的相间间隔棒张力最大;下相脱冰相间间隔棒张力比上相脱冰相间间隔棒张力大,易造成金具损坏,设计中需重点关注。5)由于相邻档对脱冰档的张力作用会增加脱冰跳跃高度进而减少相间间隙,采用耐张串替代V型串有效减少相邻档的负面影响。

紧凑型输电线路带电作业辅助进电位工具研制

紧凑型输电线路具有扩大输送容量、减少线路走廊、经济效益和社会效益显著等优点,近年来得到了大力推广和应用。然而,日渐增多的紧凑型输电线路结构复杂、空气绝缘间隙小,开展带电作业的技术难度较高,传统带电作业方法也存在诸多不足。为此,文章结合实际,研制了一种绝缘机械摇臂,作为紧凑型输电线路带电作业辅助进电位工具,从绝缘机械摇臂本体、带闭锁保护装置的导线侧挂钩、绝缘机械摇臂转动装置及绝缘机械摇臂连接装置四个方面介绍了该工具的装置原理,最后加以应用研究。结果表明,该工具可在带电导线与横担头之间搭设一个绝缘平台,作业人员可通过此平台安全、便捷、高效进出电场,不仅克服了传统带电作业方式应用的难题,还显著提升了带电消缺效率和电网运行的可靠性。

紧凑型输电线路带电作业方式及安全防护

由于紧凑型线路塔头尺寸紧凑,相间和相对地距离较小,对带电作业间距、组合间隙及作业人员进出高电位路径带来了较大的限制。为确保带电作业人员的安全,对影响紧凑型线路带电作业安全间距的诸因素进行了分析讨论,通过试验提出了针对不同过电压水平的紧凑型线路带电作业安全距离、绝缘工具最小有效长度和最小组合间隙;分析了保护间隙的原理及设计原则,提出了500kV紧凑型线路加装保护间隙的作业方式及安全措施,并通过试验得出了相关技术参数。结合现场实际,提出对于进出等电位的带电作业,过电压幅值大于1.80pu且作业人员从塔身进出等电位时,应采用加装保护间隙的作业方式。

1000kV交流紧凑型输电线路带电作业安全距离试验分析

为满足特高压紧凑型输电线路的设计需要,同时为线路建成后带电检修工作的安全开展提供参数依据,针对紧凑型输电线路带电作业典型工况进行了1:1模拟塔窗试验,获得了带电作业安全距离的放电特性。根据交流线路带电作业安全距离的计算方法,保证作业危险率<10-5,得到了海拔1000 m及以下地区特高压紧凑型输电线路直线塔带电作业最小安全距离,即等电位人员对上方构架为8.4 m、等电位人员对塔身侧方构架为6.9 m、相间为11.6 m;耐张塔最小安全距离为6.3 m。

1000kV交流紧凑型输电线路等电位进入方式

特高压紧凑型输电线路杆塔高、尺寸大,给线路带电检修工作的安全开展造成一定困难。为此,介绍了超/特高压输电线路直线塔几种常用的等电位进入方式,并针对塔窗内进入路径的安全性开展1:1模拟试验,获得带电作业组合间隙放电特性。分析试验结果,推荐直线塔采用侧方水平进入方式,其最小组合间隙为7.0 m;耐张塔采用"跨二短三"方式沿耐张串进入等电位,最小组合间隙为6.6 m。研究表明:选择合适的进入方式及配套工具可安全地在特高压紧凑型线路上开展等电位带电作业,带电作业组合间隙不为线路塔窗设计的控制因素。

可控高抗在1000kV交流紧凑型输电线路中的应用

特高压紧凑型输电线路若同示范工程一样采用高补偿度的固定式高抗,将严重限制特高压紧凑型输电线路提高输送能力的优势,增加线路和变压器的损耗。为了克服固定式高抗的缺点,依托长度为500 km特高压紧凑型系统联络线工程,采用EMTP程序模拟计算方法,研究了特高压紧凑型输电线路采用直流助磁式和电抗分级式两种类型的可控电抗器的必要性和可行性。提出了两种类型可控高抗的参数和对故障的响应时间。研究表明:响应时间定为200 ms,可满足无功调节、限制工频过电压、单相重合闸操作过电压和采用0.7～1 s单相重合闸无电流时间间隔的要求。推荐特高压紧凑型输电线路可优先选用单独采用高速真空开关的电抗分级式可控高抗,而无需断路器并联双向控硅阀,500 kV可控高抗现场试验结果也证明了该建议是可行的。

1000kV交流紧凑型输电线路潜供电流和恢复电压计算分析

1000 kV特高压紧凑型线路潜供电流和恢复电压较特高压示范工程大,会降低单相重合闸的成功率,影响特高压系统的安全稳定性。为此,阐述了特高压紧凑型线路潜供电流和恢复电压的特点,基于两个500 kV区域电网之间采用特高压紧凑型线路作为联络线的系统,用EMTP程序计算分析了紧凑型线路潜供电流和恢复电压的影响因素。研究结果表明:采用并联高抗的中性点小电抗是限制潜供电流和恢复电压的有效措施,小电抗应兼顾绝缘水平和抑制潜供电流和恢复电压优化选择。要满足采用0.7 s单相重合闸的要求,紧凑线线路长度从100 km至500 km,高抗补偿度应从70%提高到95%。线路换位对潜供电流熄灭的影响相比环境等随机因素的影响和换位塔的造价,可以不予考虑,建议紧凑型线路不换位。

750kV单回紧凑型输电线路的电磁环境

为了指导我国750kV紧凑型输电工程的环境评价、设计和建设,对750kV单回紧凑型线路的电磁环境进行了系统研究。通过总结我国对西北交流750kV单回路和同塔双回路电磁环境的研究成果,结合已运行的750kV单回路的电磁环境实测数据,分析了750kV单回路和同塔双回路电磁环境控制指标的适用性,确定了750kV单回路紧凑型线路的电磁环境控制指标。计算了750kV单回紧凑型线路不同导线型式、分裂方式、相间距离下的工频电场和磁场强度、可听噪声和无线电干扰水平。依据相应的电磁环境控制指标,提出了750kV单回紧凑型线路的导线型式、分裂方式和相间距离的建议:750kV单回紧凑型输电线路采用等边倒三角形布置;相间距离取10m;下相导线最低高度为15m;子导线分裂间距为400mm;海拔高度<1500m时采用8×300导线;海拔高度为1500～2500m时采用8×400导线;海拔高度>2500m时采用8×500及以上更大截面导线。

紧凑型输电线异型分裂导线周围工频电场研究

基于二维有限元法研究紧凑型输电线路分裂导线周围工频电场并探讨提高计算精度的方法,计算对比了500 kV紧凑型线路导线表面最大平均电场强度和线路下方距地面1 m处的最大电场强度和走廊宽度,考虑了几种子导线异型排列方式。计算得出,子导线椭圆短轴水平排列优于对称排列,杆塔高度可适当降低。

1000kV交流紧凑型输电线路舞动计算分析

导线舞动是影响架空输电线路安全稳定运行的重要因素之一。由于紧凑型输电线路相间距离较小,1000kV特高压紧凑型输电线路可能采用10分裂或12分裂的导线,其发生舞动的几率可能大于采用其它多分裂形式导线的线路,因此进行1000 kV特高压紧凑型输电线路的舞动计算分析是十分必要的。为此,建立了1000 kV特高压紧凑型输电线路导线-绝缘子串耦合有限元模型,进行了不同工况下(包括风速、覆冰厚度、档距等)的舞动计算分析,总结了其发生舞动的条件,分析得到了导线舞动时最小相间距离与风速、覆冰厚度、档距等因素之间的变化关系。所得到的相关计算结果及结论可为1000 kV特高压紧凑型输电技术的具体工程设计、建设及运行维护提供参考依据。

500kV同塔双回紧凑型输电线路输电能力分析

为确定线路输电能力随相导线分裂根数、相间距、相导线对地高度等参数变化的规律,以500 kV同塔双回紧凑型输电线路为例,分析了输电线周围工频电场强度、工频磁场强度和坡印廷矢量的分布情况,并从电磁能量传输本质出发分析了在满足输电线路不全面起晕的条件下线路输电能力随各参数变化的规律。研究结果可为相关参数选择提供理论依据,为优化输电线路设计方案提供参考。

1000kV交流紧凑型输电线路相间空气间隙放电特性

为了解1000 kV特高压紧凑型输电线路相间空气间隙放电特性,获得相间空气间隙在模拟操作过电压条件下的放电特性参数,为相间绝缘间隙提供试验支撑,利用全尺寸特高压紧凑型塔窗,进行了塔窗内导线相间空气间隙操作冲击试验。并模拟档距中央的导线相间间隙,进行了标准操作冲击、1000μs长波前操作冲击放电特性试验研究。通过试验获得了多条重要的相间间隙操作冲击放电特性曲线,分析了不同电压分配系数α时长波前操作冲击电压相间放电特性的差异。研究结果表明,模拟线路档距中央相间(导线对导线)放电电压平均值较塔窗内相间(环对环)放电电压高3.9%。α取0.33、0.4和0.5时,放电电压与电压分配系数关系接近线性。

500kV紧凑型输电技术的研究

介绍５００ｋＶ紧凑型输电技术中关于线路绝缘配合、电磁环境影响、带电作业安全性及大吨位合成绝缘子性能方面的研究结果。同时，将常规型输电线路和紧凑型输电线路的性能参数作了对比。

我国紧凑型输电线路的电气参数特性分析

我国紧凑型输电线路的三相导线采用了具有中国特色的同塔窗内倒三角布置形式,这种特殊的导线布置形式决定了它具有特殊的电气参数特性。分析了紧凑型输电线路的电气参数的工频特性和频变特性。并研究了地线与接地方式、大地电阻率变化对线路电气参数的影响。最后结合计算结果评价了这些特性对线路潜供电流和恢复电压、继电保护、无功调节、过电压限制、电磁暂态分析等方面的影响。研究结果将对未来紧凑型输电线路的设计和运行起到积极作用。

1000kV交流紧凑型输电关键技术研究

2008年国网电力科学研究院开始进行特高压单回紧凑型输电关键技术的研究,在总结已取得的特高压输电技术科研成果的基础上,充分利用特高压交流试验基地(武汉)的良好科研条件,根据特高压紧凑型输电线路的特点,开展了多项有针对性的关键技术研究。为此,介绍了包括特高压紧凑型线路电磁环境及导线布置优化、外绝缘特性研究、过电压及绝缘配合、带电作业、金具研制及防舞动措施研究等方面所取得的一系列重要参数和研究结论。并且明确了特高压紧凑型输电关键技术的下一步研究工作重点,指出了需要在导线舞动相间安全间隙控制、进一步减小电晕噪声、带电作业以及系统稳定等方面继续开展全面深入的研究,为我国今后的特高压紧凑型输电工程做好全面的技术储备。

紧凑型输电线路复合绝缘子轴向电场分布分析

了解线路复合绝缘子的轴向电位和电场分布对绝缘子的相关设计和运行维护具有现实意义。为此,利用电磁场有限元计算软件建立了考虑杆塔和导线影响的750kV单回路紧凑型线路复合绝缘子三维模型,计算分析了复合绝缘子在无均压环和安装合适均压环两种情况下的轴向电位和电场分布;计算过程中忽略了伞裙对轴向电场分布的影响。计算结果表明,配置合适均压环后,复合绝缘子轴向电位分布的不均匀性得到有效改善,对金具端部附近场强的控制达到良好效果。最后计算了复合绝缘子伞裙和悬挂方式对电场分布的影响,结果表明,电场分布计算忽略伞裙影响是合理的,且悬挂方式对空间电场分布有一定影响。

1000 kV特高压交流紧凑型输电线路综合工况下间隔棒抑制效果仿真研究

与常规线路相比,紧凑型输电线路的相间空气绝缘距离大大减小,在实际运行过程中遭遇诸如大风、脱冰等外力影响时更容易发生相间闪络、碰线事故。为此,针对1 000 kV特高压交流紧凑型输电线路,主要研究了大风和C相脱冰综合工况下传统相间间隔棒与新型相地间隔棒对相导线不同期摆动的抑制效果。根据清华大学自主研发的非线性导线–绝缘子体系3自由度多档模型,首先研究了大风和脱冰发生时间间隔的影响,然后研究了大风起风和脱冰同时发生时不同间隔棒配置方案的效果。计算结果表明:大风起始时间与脱冰时间一致时对导线相间距离影响最恶劣;在C相中点安装结构高度为14 m、芯棒直径为75 mm的相地间隔棒,且在A–B相间、档距1/4、1/2、3/4处安装3支结构高度为14 m、芯棒直径为30 mm的相间间隔棒,可将线路安全运行档距提升至1 000 m;对于1 000 m以上大档距线路,建议将相间距离增大至18 m,利用上述间隔棒配置方案即可在一定程度上实现1 500 m档距以内的安全运行;运行过程中绝缘子所受拉、压力均在其受力范围内,且具有较大的裕度。综上所述,对于紧凑型线路,在大风和脱冰综合工况下,建议采用较大直径的相间间隔棒和相地间隔棒相结合的方案进行有效的相间距离控制;对于更大档距线路,需结合增大相间距离的方式方可保证安全的相间距离。

昌房500kV紧凑型输电线路中的关键技术

昌平—房山500kV紧凑型输电线路已于1999年11月投入运行,该线路摒弃了常规的布置形式,将三相导线以等边倒三角形形式排列在同一塔窗内。每相导线采用六分裂形式,任意两相导线间的中心距为6.7m,因此,与常规线路相比,紧凑型线路走廊的占地宽度减少了17.9m。紧凑型线路的自然功率为1.34GW,比常规线路高34%,并已通过1.6GW大负荷试验。地面电场强度超过4kV/m的宽度为16m,较常规线路减少32m,从而减轻了电磁污染。此外,紧凑型线路可进行带电作业。

紧凑型输电线路非同期摇摆特性分析及防治措施

为了解决紧凑型输电线路中相间非同期摇摆引起的风偏闪络问题,结合线路运行经验,建立了导线系统的计算模型,并利用无条件稳定Newmark法与荷载增量法,研究了不同风荷载激励模型非同期摇摆的非线性动力学响应问题,得到了紧凑型线路非同期摇摆特性,给出了相间间隔棒的配置方案。研究结果表明,该荷载模型计算结果与线路运行经验吻合,非同期摇摆闪络故障防治方案能够保证线路的安全稳定运行。研究结果为紧凑型输电线路的风偏闪络设计提供了理论依据,而且在保障线路安全稳定运行的情况下,采用组合风模型的设计可合理地减少相间间隔棒安装数量,降低工程造价。

交流750kV紧凑型输电线路导线选型及分裂方式研究

依据现行国家标准、规程、规范,依托"西北电网750kV紧凑型输电线路关键技术研究报告"第一批项目课题的研究成果和结论,结合"西北电网750kV输变电工程关键技术研究"结论,参考国内技术成熟的500kV紧凑型输电线路的研究成果及运行经验,通过电磁环境、机械特性和经济性分析,给出750kV紧凑型的推荐导线型式及排列方式。研究成果可应用于工程设计。