特高压换流变压器励磁涌流选相合闸抑制方法研究

随机合闸空载特高压换流变压器产生的励磁涌流容易造成合闸失败。文中分析了换流变合闸涌流的特殊性,并从理论上分析了剩磁、合闸角及合闸电阻对合闸涌流的影响,提出了合闸电阻结合选相合闸的特高压换流变压器励磁涌流抑制方法。利用PSCAD软件结合某±800 k V特高压直流换流站实际工况开展建模仿真,比较分析了合闸电阻、选相合闸及同时采用这两种措施抑制励磁涌流的效果。结果表明合闸电阻随机关合产生的励磁涌流高达额定电流的5.4倍;合闸电阻结合选相合闸抑制方法在保证选相合闸偏差时间在±2 ms以内时可有效抑制励磁涌流到额定电流的2倍以下。该换流站断路器改造后换流变空载合闸一次成功,验证所提抑制方法的有效性。

海上风电送出J型管段海底电缆载流量计算模型研究

海上风电场送出线路从升压站穿出首先需经过散热环境较差的J型管段,目前针对该区段海底电缆载流量的计算主要采用数值模拟法,而三维流体仿真计算非常耗时,因此难以推广使用。该文基于基本热分析方法提出了J型管段海底电缆径向-轴向传热解析模型,考虑温度沿轴向分布的差异,实现J型管段海底电缆载流量的快速计算。在计及导体电阻率随温度变化情况下,利用数值仿真软件建立海底电缆J型管系统三维热-流耦合数值模型,并与径向-轴向传热解析模型进行了对比计算。最后基于两种方法分析了J型管外径、太阳辐射强度和环境温度对J型管段海底电缆缆芯最高温度的影响规律。结果表明,J型管段海底电缆缆芯最高温度与太阳辐射强度和环境温度存在明显的线性关系,而J型管外径与海水温度对J型管段海底电缆缆芯最高温度影响较小,且解析法与数值仿真计算结果误差在5%以内。该文所提出针对J型管段海底电缆载流量计算的解析法高效准确,具有较好的工程应用价值。

基于绕组热点温度反馈的特高压交流变压器低频加热干燥方法研究

特高压变压器现场组装完成后,经加热干燥后的油温会影响变压器绝缘安全。针对传统热油循环法在寒冷地区现场加热特高压变压器效率偏低的问题,该文建立典型特高压交流变压器绕组流体-温度耦合数值模型,仿真分析1 000kV特高压交流变压器热油循环加热及低频加热的温升规律,提出一种基于低频加热绕组热点温度反馈结果确定散热器油泵开启合理时间的变压器加热干燥方法,通过温升试验验证仿真模型与算法的可行性。结果表明低频加热配合散热器热油循环技术在7h时刻开启散热器油泵可以大幅缩短加热时间,提升加热效率。研究结果为寒冷地区特高压交流变压器的加热干燥提供了新的解决方案。

220kV GIL复杂壳体结构振动传播特性分析

长距离城市气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulated transmission line,GIL)包含大量的伸缩节及气隔单元等复杂壳体结构,会使沿GIL壳体传播的振动信号产生相应的时延,进而影响基于时差法的振动故障定位在线监测系统的定位精度.为明晰GIL复杂壳体结构对振动信号传播过程产生的影响,为后续GIL击穿故障定位方法的改进提供依据,本文从理论上分析了振动信号在流体、固体场中的传播方程以及两场间的耦合关系,提出了振动信号在GIL内传播过程的声-结构耦合有限元数值模拟方法,研究了不同激励方式下振动信号在GIL壳体中的传播特性,并在南通220kV GIL现场开展GIL管壁振动传播特性试验,获得了振动信号经过220kV GIL伸缩节单元、气隔单元、弯管单元以及支架单元等结构的典型波速与时延情况,同时建立与试验工况一致的有限元仿真模型,验证了文中所提出的GIL内振动信号传播过程数值模拟方法的可行性与有效性.研究结果表明:对于振动故障定位在线监测系统所监测的横波振动信号,220kV GIL各复杂壳体结构会使其产生0.1~1.1 ms不等的时延.

直流±250 kV海底电缆J型管段载流量提升研究

J型管作为新型电力系统中新能源海上风电送出系统海底电缆的保护装置,其存在会阻碍海缆对外散热,制约整条风电送出线路的载流量。为了提高J型管段海缆载流量,文中建立了典型J型管段流体—温度耦合数值模型,仿真分析了环境风速、太阳辐射、环境温度对直流±250 kV海底电缆封闭J型管系统温度场的影响规律,确定J型管载流量瓶颈位置,提出了一种J型管外壁开孔配合平台开孔引入外界风的J型管载流量提升方法,验证了仿真模型与算法的正确性。结果表明与全封闭J型管系统相比,J型管外壁开孔配合平台开孔能有效降低海缆温度,环境风速较低为1 m/s时载流量可有效提升13.98%。研究结果为指导J型管设计提升J型管段海缆载流量提供了新的解决方案。