基于三相复合时变场的柔性直流换流站阀厅金具表面场强计算分析

换流站在整个电力系统中的作用愈发重要,站中的金具及其配套设备需要满足一系列技术要求以保证系统安全并尽量优化,为此提出基于三相复合时变场的柔性直流换流站阀厅金具表面场强计算分析。采用有限元仿真计算的方法针对换流站阀厅三相交直流叠加复合电场下阀厅及金具电场进行仿真分析,考虑阀厅内各种设备和金具,建立全场域三维仿真模型。计算实际运行状态下特殊时刻的阀厅电场、电位分布以及不同位置、结构的金具电场分布。根据计算结果分析,在电场最恶劣的状态下,复合场阀厅金具场强仍低于控制场强2.0 kV/mm,符合工程要求。研究表明,不同形状、尺寸的金具以及金具在电场中的位置不同,受到三相电压对表面场强的影响也不同;对于其中表面场强较小的金具可以适当缩小尺寸以节约成本,表面场强较大的金具应增大尺寸以增加裕度。

±1100 kV特高压换流站阀厅金具空气净距计算研究

±1100 kV换流站阀厅空气净距的研究已经成为特高压直流输电工程设计中的关键问题之一,空气净距的决定因素是放电电压和海拔高度,g参数修正法综合考虑了大气压力、温度、湿度等因素的影响,对实际海拔下放电电压进行修正。文中基于g参数迭代法进行特高压直流阀厅金具空气安全净距的计算,并将该方法运用到准东换流站阀厅的空气净距设计中,给出阀厅内主要设备金具的空气净距值。为特高压换流站阀厅的建设提供了一定的依据。

球表面毛刺缺陷对球-板间隙操作冲击放电特性的影响

对不同直径屏蔽球表面存在毛刺缺陷时的表面电场分布进行了仿真分析,并在特高压试验大厅开展操作冲击放电试验。结果表明:毛刺的存在会大幅提高球表面的最大场强,当毛刺长度为1~5 mm时,其最大场强较表面洁净状态提高了40.4%~379.2%,且相同长度毛刺对屏蔽球表面场强的影响程度随球直径增大而增大;在5 m球-板间隙下,毛刺对屏蔽球操作冲击放电特性影响较为明显,当毛刺长度为1~5 mm时,其操作冲击放电电压降低了19.1%~30.4%。

±1100 kV特高压阀厅金具表面电场计算及起晕校核

为了校核±1 100 kV换流站阀厅金具的起晕状态,以某±800 kV换流站阀厅工程图和某±1 100 kV换流站阀厅初始设计方案为基础,建立阀厅3D全模型;通过瞬时电位加载法求得阀厅模型的整体电场分布,并采用子模型法对局部电场进行精确求解;根据计算结果,结合Peek公式及现有的试验数据,对管形和球形金具进行起晕校核,并对最容易起晕的金具进行优化设计。计算结果表明,本阀厅内的金具在电晕控制方面,具有一定的安全裕度;换流变D侧C相下部套管均球形压装置,最容易起晕,建议改为双环均压装置。研究成果可为在建的±1 100 kV输电工程提供指导意见。

论断路器重合闸的应用

电力系统运行经验表明,架空线路绝大多数的故障(如雷击、风害等)都是瞬时性的,永久性故障一般不到10%,因此,在继电保护动作切除短路故障之后,电弧将自动熄灭,绝大多数情况下短路处的绝缘(绝缘子和空气间隙)可以自动恢复。自动将断路器重合,不仅提高了供电的安全性,减少了停电损失,而且还提高了电力系统的暂态稳定水平,增大了高压线路的送电容量,所以,架空线路要采用自动重合闸操作。

基于温升的阀厅连接金具设计方法

为使直流特高压(ultra high voltage direct current,UHVDC)换流站阀厅连接金具的温升处在合理的范围内,建立合理的基于温升的阀厅连接金具设计方法至关重要。针对阀厅连接金具温升过高现象,通过试验结合理论分析原因,指出了由磁场引起的电流分布不均是阀厅连接金具温升过高的主要原因,提出了基于温升的特高压换流站阀厅连接金具设计方法,运用有限元(finite element method,FEM)的方法对阀厅连接金具的电流分布及温升进行仿真,优化连接金具的关键尺寸,使温升均匀分布。根据相关标准对按所提方法设计的阀厅连接金具进行试验,并和传统金具进行比较,结果表明由所提方法设计的阀厅连接金具温升分布均匀,最大温升明显降低。所提方法对特高压换流站阀厅连接金具的设计具有重要意义,同时也为换流站其他设备及输电线路上设备的设计提供了重要参考。

换流站阀厅金具载流能力试验方法探讨

由于中国尚没有制订换流站阀厅金具的行业标准或国家标准,阀厅金具的载流能力试验遇到了一定的困难。文中通过对温升试验的两种方法(相对温升试验和绝对温升试验)进行分析和对比,提出考核阀厅金具载流能力可以采用绝对温升的试验方法,同时增加测量电流分布的试验内容,期望能够为阀厅金具的载流能力试验以及标准的制订提供一些借鉴和参考。

Abaqus软件在非线性仿真分析中的应用

利用Abaqus软件对高强材料连接金具U形挂环及直角挂板在使用过程中抵抗载荷破坏的能力进行了非线性静力仿真分析,得到此两种金具在使用过程中的变形和应力分布规律,并根据计算结果提出了相应的改进建议,为连接金具的结构设计提供了更加科学的指导,有效的降低连接金具在后期使用过程中的失效风险。

±1100 kV换流站安全绝缘距离研究

该文结合大气密度和湿度对绝缘强度的影响,采用g参数修正法对设备间绝缘距离进行修正,计算出换流站各位置的操作耐受电压值,结合环境条件和g参数修正进行空气绝缘净距计算,获得换流站阀厅内部关键设备所需的最小空气绝缘距离。进行阀厅金具空气安全绝缘距离校验计算对于掌握阀厅设备设计、推动特高压直流输电技术的进步和发展具有重大意义。

基于移相控制的单相DAB与三相DAB对比分析

为了分析比较在同一传统控制方法下高频隔离单相DC-DC变换器和高频隔离三相DC-DC变换器的运行特性,首先对基于传统移相控制的单相双主动桥式DC-DC变换器(DAB)和三相DAB进行了比较,详细介绍传统移相控制下单相DAB与三相DAB的工作原理,给出工作模式分析;其次,建立单相DAB与三相DAB传输功率以及回流功率的数学模型,经分析可知在传输功率相同的情况下,三相DAB回流功率更小,功率传输效率更高。

基于强度的连接金具采用12CrNi_3合金钢的研究

为实现特高压交直流输电所用连接金具的小型化和轻型化,建立完整的基于强度的连接金具设计方法至关重要。针对连接金具的使用特点及传统设计方法存在的不足,以U型挂环为研究对象,提出了系统的基于强度的连接金具设计方法。参考国家标准和U型挂环的使用特点,提出了制造U型挂环材料的选择原则:不仅强度要高,最重要是韧性要好。根据所提材料选择原则和国家标准,选用合金钢12Cr Ni3作为制造U型挂环的材料,通过有限元仿真证明了材料选择原则的正确性。结合国家标准和工程经验控制设计余量。按照国家标准对按所提方法设计的U型挂环进行试验,并和传统金具进行比较,结果表明由所提方法设计的U型挂环在保证强度的同时,体积和重量明显减少,大大减少了运输和安装成本。所提方法为特高压交直流输电所用大吨位金具的设计提供了重要参考。

钢制电缆桥架防腐蚀试验研究

为了使钢制电缆桥架较好地满足使用要求,通过磷化处理对制造钢制电缆桥架常用材料Q235A钢板进行防腐蚀保护,并对磷化膜进行封闭处理。使用扫描电镜及能谱仪表征了裸钢板、未处理的磷化膜和处理后的磷化膜的表面形貌和成分,并对比分析了它们的耐腐蚀性能。结果表明,裸钢板、未处理的磷化膜和处理后的磷化膜表面形貌和成分有所不同,磷化膜完全覆盖裸钢板表面,阻止了腐蚀性溶液渗透,从而起到抑制裸钢板腐蚀的作用。封闭处理使磷化膜的耐腐蚀性能进一步提高,主要归因于硅酸钠通过物理作用填充磷化膜晶粒间的缝隙,使磷化膜表面更加平整致密,起到可靠的隔离保护作用。研究证实,对基材进行磷化并对磷化膜进行封闭处理的方法可作为钢制电缆桥架防腐蚀保护的方式。

特高压直流换流站阀厅金具研制

特高压直流换流站阀厅设计中,换流阀与换流变及穿墙套管之间连接时需使用特殊的管母连接金具。结合溪洛渡-金华换流站工程中阀厅金具的设计经验,对阀厅金具的设计提出了相应的技术要求,分析了金具的载流量及温升、防电晕特性及无线电干扰水平、机械强度、外形以及连接形式等要求,通过典型实例介绍了换流变套管接口处的金具、直流穿墙套管接口处的金具以及管母线连接金具。

换流站阀厅大电流柔性连接金具导流研究

随着经济的持续高速增长,各行业用电需求加大,在加快特高压骨干电网建设的同时,提高现有电网的输电能力、输电质量成为重中之重。在±800 kV特高压直流输电工程中,额定电流高达6250 A,换流站阀厅金具的载流也相应加大,这对金具的耐热性、可靠性提出了更高的要求。因此,研究换流站阀厅金具的运行可靠性十分必要。对两种大电流柔性连接金具进行分析,应用有限元分析软件ANSYS对金具的温度场进行仿真,对以导电带和铝绞线两种典型的导流结构金具进行Ansoft涡流损耗分析后,再利用ANSYS导入涡损结果,得出金具结构的温度场分布,进而与实际温升试验结果相比较。验证了所采用的有限元仿真计算结果的可行性,同时导电带类金具分流和局部过热现象更明显,为今后大电流换流站阀厅金具的设计提供参考。

断路器电机控制回路接触器的故障分析

本文介绍了湖南长沙榔梨变ZF11-252(L)220kVGIS在现场调试期间,断路器电机控制回路接触器出现烧损现象。通过对损坏的接触器解体查看以及对接触器所在的控制回路进行原理分析,最后得出结论:接触器的线圈电压要求可靠工作范围85%～110%Un,电站应保障供电电源质量,以免发生因线圈电压不合格,接触器烧毁现象发生。

接触电阻建模新方法

根据接触电阻的特点与以往接触电阻计算方法存在的不足,运用结合模糊逻辑的智能计算方法对接触电阻进行计算.根据接触电阻与影响因素之间的关系进行试验,得到大量试验数据,将试验数据分成训练数据与测试数据两部分,训练数据用于训练模糊系统,测试数据用来测试模糊系统,检验其可靠性.通过训练数据运用梯度下降结合模拟退火算法训练模糊系统,建立接触电阻模型,运用回归分析对接触电阻进行计算.通过测试数据测试两种模型,基于模糊系统的模型优于回归分析,说明用梯度下降结合模拟退火算法训练模糊系统建立的接触电阻模型精确可靠.

直流换流站阀厅金具表面电场强度数值模拟分析

金具表面受到探测设备影响,产生大量感应电荷,无法精准测量电场强度。为了解决这个问题,提出了直流换流站阀厅金具表面电场强度数值模拟分析方法。构建阀厅金具表面电场分布三维模型,分析阀厅金具表面的电场分布情况。结合三维自适应有限元并行模拟方式,创建网格对象,构建层次网络结构。在该结构上设置单元误差指标,判断数值模拟精度是否达到标准要求。调整网格分布,确保网格层负载。确定静电场和恒定电场的不同介质交界面边界条件,获取介电常数和电导率电气参数。以此为依据,构建金具表面电场强度数值模型,并判断金具表面电场强度是否达到起晕场临界值,完成数值模拟分析。由数值求解结果可知,选择的D侧管母金具电场强度未在起晕场强数值范围内,不会出现电晕危险,符合直流换流站阀厅电场控制标准。研究结果为直流换流站阀厅金具的设计提供可靠技术支持,具有借鉴价值。