±500 kV直流换流阀用饱和电抗器温度场与电场仿真研究

高压直流换流阀饱和电抗器在工作过程中发热量大、电场分布不均匀,使其成为阀厅的安全隐患。为改善饱和电抗器的温升效应,文中以实际±500 kV直流换流阀用饱和电抗器为研究对象,建立了改进的流体场与温度场耦合模型,该仿真模型综合考虑流体传热、空气对流散热、绕组焦耳热和铁心涡流热损耗等实际因素,仿真计算电抗器各部件的温度场分布及其影响因素。现场验证表明该模型计算结果更接近实际工作状况。还建立静电场仿真模型,仿真计算电场畸变情况。温度场结果表明:饱和电抗器的铁心温度最高、环氧树脂次之、冷却水管路温度最低;铁心最高温度可达342 K。提高冷却水入口流速是降低饱和电抗器温度的有效方法,阀塔冷却系统的入水流速设置为1 m/s时可达最佳的冷却效果。环氧树脂、铁心和冷却水管的最高温度均与冷却水入口温度呈线性递增关系,实际工作中应使冷却水的初始温度越低越好。电场结果表明:环氧树脂与铁心交界面处出现明显的电场畸变现象,最大电场强度可达1.26×105 V/m。应在此处采取均压措施以防止电场集中而导致的局部温度过高。文中所得结论可为直流换流阀用饱和电抗器的设计提供参考。

基于点云处理的绝缘子位姿估计研究

针对变电站绝缘子的自动清洗需求,设计一套基于点云处理的绝缘子位姿估计系统,以解决传统视觉方法使用效果差的问题。根据绝缘子定位所需要的三维点云信息,构建通过舵机带动2D激光雷达俯仰的点云扫描系统。采用随机抽样一致(RANSAC)算法对绝缘子外形进行拟合,从而获取绝缘子的关键位姿参数,最后通过实验验证了方案的有效性。

一种基于六序网图的同杆双回线故障测距算法

采用六序分量法分析同杆双回线故障中的非跨线故障,并依照故障时故障点的电气量特征列出方程,进行非跨线故障测距。将同杆双回线故障后的电气量转化为同序正序和反序正序分量,根据单回线各种故障类型的边界条件得到各六序网图的连接关系,利用同序正序和反序正序电流在故障点的特殊关系构成测距方程,从而进行精确故障测距。该测距方法使得同杆双回线的故障测距精度不受故障点过渡电阻、回线故障类型的影响。EMTP仿真显示,该测距方法精度高,计算方便,在过渡电阻较大时仍能满足测距精度要求,且不受系统运行方式变化等因素影响。

一种适合于同杆4回线的故障测距方法

在对同杆4回线解耦的基础上,提出了一种适合于同杆4回线的故障测距方法。同杆4回线内部发生故障时,可以将故障分量分解为12序分量,且利用该12序分量进行故障测距。考虑到在任何故障类型下,同杆4回线内部都会存在反序分量,所以提出了基于反序环流分量的故障测距方法。当同杆4回线内部发生故障时,从线路两端计算到故障点的反序环流分量电压相等,利用该关系可以求出故障点的精确位置。由于相互独立的12序分量完全能够解决线间耦合问题,文中提出的测距算法能够精确测距,测距精度不受故障类型影响。大量ATP仿真结果表明所提出的测距算法完全适用于同杆4回线的故障测距,测距精度不受过渡电阻、系统运行方式、线路两端功角的影响。

35kV干式空心并联电抗器运行故障分析

35kV并联电抗器在系统电压调节过程中起着重要作用,其可靠运行直接影响到整个电网的安全稳定。对上海电网500kV变电站中35kV并联电抗器的运行情况进行了研究,就其4次故障原因进行了具体分析,在找出主要故障诱因后,提出对运行中干式空心并联电抗器绝缘状况的诊断方法以及相应的防范措施,对进一步提高电网的运行可靠性具有重要意义。

变电站直流系统负荷分析

传统的变电站110kV(220kV)直流系统供电主要是作为继电保护设备的工作电源。随着近年来变电站二次设备微机技术应用的不断发展,变电站直流系统的负载工况发生了明显的变化,直流负载电流日趋增大,与此同时继电保护设备在直流负载中的比重却处于不断下降的地位。文章通过对运行东部所有220kV变电站和500kV顾路变电站直流系统负荷进行整理分析,总结了现阶段超高压变电站直流系统中普遍存在的问题,并提出了解决方案。

同杆4回线12序分量法

同杆4回线在节省线路占地的同时,带来了测距和继电保护等方面的困难。文中针对同杆4回线难以解决的线间耦合问题进行了大量研究。使用矩阵变换将耦合的线路进行解耦,形成相互独立的12序分量。详细研究了这12序分量的特点,并给出了线路发生故障时的各序分量图。12序分量法不仅可以成为同杆4回线故障计算的基本方法,还为同杆4回线的测距和保护打下了理论基础。EMTP仿真结果表明了12序分量法的精确性。

基于12序分量的同杆4回线短路故障计算

分别针对同杆4回线的多种单回线故障和跨线故障,将4回线上的12相电压和电流采用分步的矩阵变换消除线间互感和相间互感,得到12序互相独立的序分量。在分析各序电压、电流特点的基础上,建立起相应的序网络,并利用短路故障时的边界条件以及各序网络计算出故障点以及各支路上的各序电压和电流分量,再通过矩阵变换得到短路故障时流过各支路的各相电流及各节点电压。通过比较计算值与ATP仿真值验证了这种计算方法的正确性。

同杆4回线故障选线方法

对4回线所有单回线故障进行了推导与分析,分析表明,当故障发生在某一回线上时,无论是哪一种类型的不对称短路故障,E,F,G,H这4序分量之间存在恒定的幅值与相位关系,而当故障发生在不同回线上时,各序分量之间则有不同的幅值与相位关系。利用这个特点提出了一种4回线发生单线故障时的故障线路识别方法。对4回线的各种单回线故障进行了大量的EMTP仿真,仿真模型包括理想对称的4回线路和实际运行的不完全对称4回线路,结果都验证了所述故障选线方法的正确性。

带同杆双回线的T型线路故障分支判定算法

针对T型线路中出现同杆双回线的线路结构,提出了判定故障分支的新方法。该方法以六序分量法为基础,当某支路发生故障时,首先求取各支路保护安装处的突变电气量,然后通过正序网络图,计算2个必要的参数用于判别故障支路,区分非同杆双回线故障、同杆双回线的跨线故障,以及同杆双回线的单回线故障。该方法的特点是考虑了同杆双回线的跨线故障,能够确定同杆双回线中的单回线的故障回路以及跨线故障,并且物理意义明确。序电流可以用来区分同杆双回线的同名相跨线故障。同时,进行了大量的EMTP仿真,结果表明支路判断的准确度不受系统运行方式、故障点过渡电阻等因素的影响,并且也能很好地适用于不对称同杆双回线路。

同杆双回线反序电流特点及其在T形线路测距中的应用

对同杆双回线的反序电流特性进行了研究,推导出双回线中存在其他支路时反序电流的计算公式及特点。该计算公式可以应用到带有同杆双回线的T形线路的故障支路判断和故障测距,利用反序正序电流计算反序正序电压,并且利用反序正序电压在故障点相等的等量关系进行故障测距。大量的EMTP仿真结果表明,所给出的支路电流与同杆双回线反序正序电流之间的关系是正确的,并且在带有同杆双回线的T形线路故障测距中显示出较大的优势。该测距方法的精度不受故障支路、故障类型、系统运行方式、故障点过渡电阻等因素的影响。

三侧同杆双回线互联的T型线路测距新方法

根据同杆双回线的特性建立了同杆双回线构成的T型线路的反序正序网络,提出了基于反序正序电流的故障测距方法。在双T型线路中,反序正序网络的电气量具有完整的T字型线路的正序电气量的特点,该特点可以用来故障测距。当双T线路发生故障时,由故障支路的母线处的电气量计算到故障点的反序正序电压等于由支接点T的等值反序正序电气量计算到故障点的反序正序电压,利用反序正序电压在故障点相等的等量关系可以进行精确故障测距。大量的EMTP仿真结果表明,所给出的故障测距方案是准确的,并且在由同杆双回线构成的T型线路故障测距中显示出较大的优势。该测距方法的精度不受故障支路、故障类型、系统运行方式、故障点过渡电阻等因素的影响。

基于智能机器人巡检系统的设备数据分析方法的研究

随着智能变电站、无人值守变电站的大力发展，变电站中的智能巡检和设备数据分析起到了越来越重要的作用。而由于传统的变电站巡检方式和数据分析方法存在着劳动强度大、工作效率低、数据分散、手段单一等不足，不利于运维人员及时发现设备的缺陷隐患。而智能机器人巡检系统能够实现变电站全天候、全方位、全自主智能巡检和在线监控，有效降低劳动强度，降低变电站运维成本。本文阐述了变电站智能机器人巡检系统的组成、工作方式及现有数据分析方法，通过对现有方法的改进，形成一套较为实用、可靠的设备数据分析方法，使得智能机器人巡检系统能够在变电站中发挥更大的作用，确保变电站设备的安全稳定运行。

交直流一体化电源系统在特高压练塘站的应用

简要分析了特高压练塘变电站交直流一体化电源系统现状及存在问题，主要包括电源的自动切换、启动、连续供电及安全可靠性问题等。通过对比500kV变电站的交直流电源系统，介绍了特高压变电站交直流一体化电源系统的主要特点，并根据系统特点及结构原理阐述了特高压变电站交直流一体化电源系统设计的优越性和可靠性。

维修策略优化方法在特高压数字化变电站中的应用

分析了数字化变电站系统的维修策略问题，提出了一套面向工程应用的维修策略优化方法。以可靠性为基础，引入临界可靠性的概念，基于临界重要度去改变部分维修策略，以此来避免大量的状态维修所带来的高成本投入和上传数据所带来的信息通道堵塞等问题。同时，此方法以最小的代价换得最大化的可靠性提升。通过对1000kV特高压数字化变电站线路保护系统的保护运行方式进行模拟仿真，验证了该方法的有效性。

负荷开关在练塘站的应用与分析

1000kV特高压变压器110kV侧并联电容器组具有电压等级高、容量大等特点，在设备选择、保护原理和控制方案方面存在较多的特殊性和创新性。110kV侧无功设备采用HGIS布置的负荷开关，将电容器组正常投切和故障下切除短路电流的两种功能要求，在负荷开关和分支断路器上分别实现，解决了SF6断路器频繁操作和机械寿命与切除故障功能相互矛盾的问题。此外，在110kV母差保护配有失灵启动及出口功能，完善了负荷开关与分支断路器之间的功能配合。

±500 kV直流换流阀元件高分子材料引燃特性研究

在直流输电系统中晶闸管换流阀存在发生火灾的风险。文中联合热失重分析—差式扫描量热仪(TGA/DSC)以及热空气炉的实验方法,研究了换流阀主要元件的有机高分子材料在空气环境下的热失重起始温度、放热临界温度以及燃点。提出了通过TGA/DSC联用实验测定换流阀高分子材料在空气环境下的燃点的方法。通过对实验确定的3项参数之间的关联性分析,确定了影响换流阀元件高分子材料的引燃温度的影响因素。研究结果表明:换流阀的引燃过程受到了高分子材料的热解过程和在高温下的放热过程的共同作用。引燃过程所需温度与热解过程发生的温度和材料在空气环境下能够依靠自身发生放热反应升温的最低温度呈正相关。文中对比研究了换流阀主要元件所包含的不同有机高分子材料在空气环境下的多项燃烧相关参数,可为换流阀元件高分子材料的引燃特性以及换流阀火灾风险评估提供借鉴。

直流输电换流阀高分子材料耐受温度与燃点研究

直流输电换流阀中包含较多高分子材料,且长期工作在空气以及高温条件下,存在一定耐热及耐氧化的要求。本文目的是研究换流阀几种常用材料在空气条件下的最大耐受温度,并结合实际测量和仿真计算结果研究其耐受温度的裕度以及燃点。通过对换流阀中主要的高分子材料进行取样后,进行空气条件下的热失重实验测定其最大耐受温度。材料燃点则通过热空气炉法测得。实验结果表明所有材料的耐受温度均高于材料正常工作时承受的温度,最低的材料耐受温度为191.9 ℃。并且所有材料耐受温度的裕度均在131.5 ℃以上。实验结果表明实验中所测试的换流阀材料的耐温裕度能够应对额定工况以及一定程度的过载运行工况,能够引发材料失效或燃烧的温升可能需要电弧放电等热效应集中的热源。研究中取样的换流阀高分子材料能够耐受空气环境换流阀额定工况下的温升,并且裕度足以应对过载运行的温升。样品的燃点与耐受温度存在正相关,但燃烧风险需要考虑更多因素。同时,本研究中采用的热失重法在表征材料失效方面有一定局限性;因缺乏准确测定实际运行时温度的手段,给温度裕度的结果带来一定误差,这些问题有待在后续研究中加以解决。本文的研究结果为后续对换流阀材料的高温失效机理的进一步研究以及换流阀起火的可能原因分析提供了参考。

聚醚改性线性硅氧烷的合成、性能及其在RTV涂层绝缘子清洗中的应用

采用短链含氢线性硅氧烷与烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚通过硅氢加成反应,合成了不同结构的含硅聚醚C、D和E,用FT-IR、NMR、APC等表征其分子结构;测试出0.1%(wt)的产物水溶液表面张力约20 mN/m。将此含硅聚醚与其他助剂配成清洗剂,用于RTV涂层绝缘子清洗中,清洗效率可达90%,清洗后RTV涂层对水和正庚烷的接触角与新绝缘子相差无几,表面张力值恢复至23 mN/m左右,相对分子质量小于1000的含硅聚醚清洗效果更好。

交直流一体化电源系统在特高压练塘站的应用

简要分析了特高压练塘变电站交直流一体化电源系统现状及存在问题,主要包括电源的自动切换、启动、连续供电及安全可靠性问题等。通过对比500 kV变电站的交直流电源系统,介绍了特高压变电站交直流一体化电源系统的主要特点,并根据系统特点及结构原理阐述了特高压变电站交直流一体化电源系统设计的优越性和可靠性。