±1100kV耐张串双人带电作业安全距离试验和电场分布特性

1100kV特高压直流线路耐张绝缘子串多采用大吨位悬式瓷或玻璃绝缘子,其单片重量有些超过30kg,单人作业困难,需要双人进行带电更换作业。而保证双人带电作业安全的关键问题是需要选择合适的到达作业位置的方式,实现两人之间电位转移。该文根据±1100kV昌吉–古泉特高压线路耐张串的实际情况,开展±1100kV耐张串双人带电作业组合间隙试验。建立±1100kV耐张塔耐张串双人带电作业电场计算模型,仿真分析双人沿耐张串进出作业位置的过程和双人更换绝缘子的不同作业工况的绝缘子串、带电作业人员的电场分布特性,提出±1100kV输电线路耐张绝缘子串双人同时带电作业应需满足的最小安全距离。仿真结果显示,为方便实现作业人员之间的电位转移,推荐两名人员在更换耐张绝缘子时分别坐在不同绝缘子串上。研究结果可为±1100kV特高压直流双人更换大吨位单片耐张绝缘子提供依据。

±1100kV特高压直流换流站避雷器配置方案

±1100kV特高压直流换流站是电力系统的重要组成部分,用于实现不同电网之间的直流输电,并具有极高的电压和功率等级。然而,由于其工作环境的特殊性,如遭受雷击和过电压的风险较高,一旦发生相关事故,可能导致大面积停电和灾难性后果。为了确保±1100kV特高压直流换流站的可靠运行和防护安全,针对其遭受雷击损害事故的问题,进行避雷器配置方案的研究显得极为重要和紧迫。文章旨在对±1100kV特高压直流输电工程枢纽的雷击损坏事故进行防范措施研究。通过给出换流站直流侧雷电侵入波过电压的计算方法,并利用电磁暂态计算程序进行仿真计算,研究了在典型工作方式下换流站直流装置的雷电侵入波过电压。同时,还制定了换流站直流侧避雷器的设置方法,并校核了设备的雷电冲击及绝缘水平。研究结果对保障±1100kV特高压直流输电工程的防雷安全具有重要意义,可为后续工程开展提供参照。

±1100kV特高压直流输电工程用直流滤波电容器研制

随着输电距离超过3000 km,输电容量超过1200万千瓦,直流输电工程系统电压必须从800 kV提高到1100 kV,是世界最高电压等级,是世界首创,没有历史经验借鉴,给直流滤波电容器的研制带来了许多新课题。该文从直流滤波电容器单元的总体方案设计,到单串电压和场强选取、分布式均压电阻的选取、添加剂配方、电阻阻值范围和电容偏差的控制等关键问题展开研究,全面介绍了直流滤波电容器的研制和试验结果,通过对直流电容器直流电压的分布研究,发现了直流击穿电压是交流击穿电压的1.78倍左右,而不是过去认为的2倍,确定了介质结构和110.0 MV/m场强参数;根据直流电容器分布原理不同,研究外均压和内均压的均压效果及发热情况,确定了分布式均压电阻阻值Rg为3 MΩ;通过局部放电性能和耐电强度对比研究,加入适当的GRY611抗老化添加剂,可以减缓油的老化,延长了电容器的寿命;通过对控制电阻阻值范围和电容偏差研究,保证了产品运行的稳定性。研制的直流电容器及其装置,通过了单元试验验证和现场运行考验,满足了±1100 kV直流输电工程运行要求。

±1100kV/12 GW特高压换流阀屏蔽设计与工程应用

±1100 kV/12 GW特高压换流阀为目前世界上电压等级最高、输送容量最大的换流阀产品,为了确保外绝缘设计的可靠性,对±1100 kV/12 GW特高压换流阀屏蔽结构开展全新设计,并对换流阀外绝缘放电特性进行全面研究。首先引入有限元分析方法,将电场的场域问题转换成边界值问题,离散化后进行插值得到分布解,然后迭代出最优屏蔽结构。其次建立阀塔仿真模型进行电场仿真研究,结果表明采用的屏蔽结构使电场强度由原来的1.89 kV/mm减小到1.64 kV/mm,场强减小13.2%,电场分布效果更好。同时,对该屏蔽结构也开展了操作冲击U_(50)试验,验证了换流阀外绝缘电气强度。试验结果表明12 GW换流阀屏蔽罩结构设计合理,阀塔对墙的最小空气净距为6 m,满足该距离即可达到要求的绝缘水平,实际阀厅的空气净距有较大的安全裕度。

±1100kV特高压直流输电换流站内深度限制过电压水平研究

换流站绝缘配合是±1 100 kV特高压直流输电工程的关键技术之一,对降低设备的制造难度具有重要意义。提出±1 100 kV特高压直流输电工程的仿真计算用模型;对系统稳态运行电压和操作过电压进行了仿真研究和总结;在避雷器性能老化试验的基础上,详细介绍了采用高性能避雷器降低设备绝缘水平的可行性;给出了±1 100 kV特高压直流输电工程设备冲击绝缘水平的推荐值和绝缘裕度。

±1100kV直流输电工程换流变压器阀侧套管的设计

换流变压器阀侧套管作为换流变压器的关键组成部分,长期以来依靠进口,对其进行设计具有重要意义。为此,基于GB/T 22674—2008《直流系统用套管》及国家电网公司2011年5月份颁布的《±1 100千伏特高压直流输电工程设备研制技术规范-换流变压器册》技术规范,对准东-重庆±1 100kV特高压直流输电工程换流变压器阀侧套管结构型式、外绝缘、性能及关键技术进行了研究。结果表明:换流变压器阀侧套管结构比较复杂,采用充SF6式型式比较好;绝缘水平比换流变压器绕组绝缘水平要提高不等系数,其中雷电冲击耐受和操作冲击耐受提高1.05倍,直流耐受、极性反转和工频耐受试验水平提高1.15倍。根据研究结果给出了准东换流站换流变压器阀侧套管的技术参数,对±1 100kV特高压直流输电工程换流变压器阀侧套管的研制具有重要指导作用。

±1100kV户内直流场全域均压电极设计、仿真及优化研究

特高压直流工程金具表面最大电场强度是衡量其发生电晕放电的主要因素。±1100k V直流工程户内直流场中不同设备均压装置的外形相差较大,而且相对户外直流场,屋顶和围墙都是地电位,会进一步增强金具的表面电场,因此需开展户内直流场全域三维电场仿真,根据仿真结果反复优化户内直流场设备均压电极的形状。首先通过理论计算和试验研究,确定不同直径均压屏蔽装置的表面场强许用值;然后对±1100k V特高压直流输电工程户内直流场中的关键设备开展三维电场仿真计算研究,并通过不断优化均压电极的形状,使其满足场强控制要求。

±1100kV特高压直流输电线路电磁环境研究

研究特高压直流输电电磁环境问题对我国特高压工程建设具有重要意义。根据±1 100kV特高压直流输电线路电磁环境限值,按照给定的初始条件,采用模拟电荷法、有限元法、CISPR、EPRI经验公式等方法计算合成场强电场、地面离子流密度、磁场强度、无线电干扰和可听噪声等电磁环境参数。研究表明,可听噪声是导线选型的控制因素。根据不同的极间距和海拔高度情况,推荐相应的导线型式,并给出不同导线型式推荐的导线最小对地距离。

±1100kV直流输电线路带电作业屏蔽防护研究

±1100kV直流输电线路正在我国施工建设,作为世界上最高的直流输电电压等级,其空间场强要高于±800kV及以下电压等级的输电线路。为开展±1100kV直流输电线路带电作业,需要对带电作业中的屏蔽防护进行研究。首先对±1100kV直流输电线路带电作业人员的屏蔽防护进行了试验研究,试验内容包括屏蔽服基本参数测量、屏蔽服内外电场强度的测量、流经屏蔽服和人体的电流测量、电位转移电流测量和可听噪声测量;其次,分析了±1100kV直流输电线路带电作业屏蔽防护的安全控制水平;最后,根据试验结果归纳了±1100kV带电作业中屏蔽防护的注意事项。研究结果表明,±1100kV直流输电线路带电作业的屏蔽防护是安全可靠的。

±1100kV特高压直流换流站过电压保护和绝缘配合

为合理确定±1 100 kV特高压直流换流站的绝缘水平,基于准东—成都±1 100 kV特高压直流输电工程,根据特高压换流站的绝缘配合方法,对准东换流站的绝缘配合进行了研究。根据特高压直流换流站避雷器布置基本原则,并结合现有±800 kV特高压直流换流站的绝缘配合经验,提出了±1 100 kV准东换流站的避雷器布置方案,详细分析了换流站交流侧、阀厅、直流母线和中性母线等不同区域的过电压保护策略,最后根据推荐的设备绝缘裕度确定了换流站设备的绝缘水平,直流侧1 100 kV直流极线的雷电冲击和操作冲击绝缘水平推荐为2 600 kV和2 150 kV;直流极线平波电抗器阀侧设备和高压端Y/Y换流变阀侧设备的绝缘水平建议取为一致,雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平分别为2 500 kV和2 250 kV。研究结果对换流站设备的选型和制造具有重要指导意义,将为该特高压工程建设提供重要依据。

±1100kV特高压直流工程简化直流滤波器研究

通信光缆的广泛应用显著提升通信系统抗干扰能力,直流输电工程具备简化直流滤波器设计、提高干扰限值的技术条件。±1100kV工程直流滤波器体积庞大,研制难度大,且严重影响户内直流场的技术方案,有必要进行简化。该文研究突破直流工程通信干扰限值要求,开展直流滤波器简化设计的原则和步骤;提出简化直流滤波器必须保留的谐振支路,确定简化滤波器的基本形式。计算比选主电容取值、并联谐振频率、滤波器电阻取值、滤波器电阻接线形式对直流侧运行电压峰值的影响,提出世界首个±1100kV直流工程简化直流滤波器技术方案,降低直流滤波器主电容值及滤波器塔的体积和占地,同时还可以降低设备研制难度、节约工程投资。

±1100kV特高压直流换流阀试验用高压直流串级发生器的绝缘耐压分析

为在实验室条件下进行±1 100 kV特高压换流阀绝缘型式试验,需要对用于试验的高压直流串级发生器能否满足绝缘耐压要求进行分析。利用ANSOFT SIMPLORER软件对装置进行电路理论分析计算以及利用ANSOFTMAXWELL有限元软件对其进行三维结构的电场强度仿真分析。仿真得到最大场强为22.62 kV/cm,与空气击穿场强25 kV/cm较接近,结果与装置输出1 843 kV时,装置顶部与实验室顶部钢梁间的空气间隙空气被击穿相吻合。为进一步降低场强,对装置进行优化分析,并得出优化后的电场强度最大值为20.66 kV/cm,低于空气击穿场强。因此认为,若不考虑空气温湿度等条件的影响,在现有试验室条件下,试验室设备具备±1 100 kV特高压换流阀绝缘耐压试验的能力。

±1100kV特高压直流换流站直流场导体的电磁计算与设计选型

±1100 k V特高压直流输电工程尚属首次提出,尤其是对于±1 100 k V的直流场设计,无成熟经验可借鉴,开展±1 100 k V导体计算和选型研究,有利于直流场的设计及工程的安全、可靠和经济运行。从电晕和合成场强两个方面对导体分别建立了数学计算模型,并利用matlab进行了仿真建模,计算了导体表面最大场强与起始电晕,计算了导体的空间合成场强,以及不同高度下的地面合成场强。根据计算的结果,结合工程实际,分户内布置和户外布置两种情况,分别给出了±1 100 k V的导体设计选型建议。

±1100kV直流穿墙套管户外侧外绝缘长度设计

基于空气净距及爬电距离,对直流穿墙套管外绝缘的空气净距、爬电距离等进行了研究,给出直流穿墙套管外绝缘长度设计原则,其外绝缘长度设计需同时满足空气净距及爬电距离的要求。根据设计原则,采用计算空气净距及爬电距离的设计方法,对昌吉站±1100kV直流穿墙套管户外侧外绝缘长度进行了分析计算。结果表明,昌吉站±1100kV直流穿墙套管户外侧外绝缘长度最小值为12.99m。

±1100kV直流SF6穿墙套管伞裙结构设计

直流穿墙套管作为直流输电系统的关键设备,长期以来依赖进口,对其研究具有重要意义.本文基于GB/T 26218.3—2011《污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定第3部分:交流系统用复合绝缘子》及《±1100千伏特高压直流输电工程设备研制技术规范》,对昌吉—古泉±1100kV特高压直流输电工程直流穿墙套管伞裙型式、伞形参数等进行了研究,给出直流SF6穿墙套管伞裙结构型式及伞形参数设计规范.根据研究结果给出户外侧昌吉—古泉±1100kV特高压直流输电工程直流SF6穿墙套管伞裙结构及参数,对±1100kV直流SF6穿墙套管的研制具有重要指导作用,也可为其他相关工程提供参考.

准东—皖南±1100kV特高压直流输电工程受端电网的直流偏磁影响预测及治理

研究准东—皖南特高压直流输电工程接入后对受端电网的直流偏磁影响,分析了直流偏磁影响的作用机理,建立变压器直流偏磁风险评估模型,提炼土壤电阻率、中性点运行方式等影响直流偏磁电流的关键因素,多方法实测并运用嵌入局部共轭梯度搜索的人工蜂群全局优化反演方法,开展大地电阻率水平多层分布的参数反演,进一步考虑淮南—溧阳地质廊带连续介质二维反演电性结构,建立适用于受端电网直流偏磁电流分布计算的大地等效模型,最后仿真对比电容隔直法、阻容结合法等多种抑制措施,提出直流偏磁综合治理策略,为安徽电网及其他±1100kV特高压直流落点后的电网直流偏磁影响研究及治理提供技术支撑,提升电网安全稳定运行水平。

±1100kV换流站避雷器小电流区阻抗特性

±1100 kV换流站避雷器(MOA)节点持续运行电压谐波含量高、波形差异大、避雷器荷电率高,而避雷器小电流区阻抗特性直接影响持续运行电压下的功耗、泄漏电流及伏安特性等,阻抗特性与运行电压频率、波形和温度密切相关,因此避雷器呈现不同劣化特性,威胁避雷器的运行安全。该文仿真分析了换流站直流场避雷器节点持续运行电压的负荷特征,试验研究了直流避雷器用金属氧化物电阻片(MOV)在不同工作温度、谐波频率和荷电率下等值阻抗的变化特性。试验结果表明:随着谐波负荷和工作温度的升高,泄漏电流阻性和容性分量均增大,等值阻抗呈减小趋势;等效阻抗由容性变为阻性的转折点出现在100%~105%荷电率范围,转折点对应的荷电率在60℃时降至95%、在150 Hz时升至107%;持续运行电压下谐波含量增加或工作温度升高,导致实际运行荷电率升高。

±1100kV线路长串盘形绝缘子污闪特性研究

特高压直流输电技术可实现远距离、大容量的能源高效配置,相较±800kV,±1100kV输电效率和输电距离可进一步提升,经济社会效益显著。±1100kV线路塔头尺寸受绝缘子串长的影响,可通过长串人工污秽试验得到的污闪特性确定。为保证±1100kV直流工程的安全性和经济性,应在±1100kV全电压、全尺寸以及不同并联间距等条件下开展人工污秽试验,获得污闪特性。特高压直流试验基地的±1400kV/2A特高压直流污秽电源解决了电源在最高输出电压和大电流负载时的电压稳定性问题。人工气候罐的污秽试验系统突破了超长尺寸试品污秽试验雾的均匀性控制问题。这两项关键技术使得±1100kV等级全电压、全尺寸试验具备条件。在此基础上,开展了串长最高至15.6m、全电压至直流1100kV、并联时不同串间距（500~1000mm）以及最高至6并联的多串并联的直流污闪试验。通过±1100kV全电压下的长串试验,获得了绝缘子串长、并联串间距、串形和污闪电压的关系。结果表明,串长和污闪电压在±1100kV以下范围内呈线性关系。±1100kV绝缘子双串或多串并联时,为保证串间不相互影响,建议串间距大于600mm。根据概率分析,大跨越在采用多串并联时需进行串长修正,并计算给出了不同条件下的修正系数。采用升降法,试验获得了±1100kV长串绝缘子在全电压范围内的串长和闪络电压关系,给出了并联串间距对污闪电压的影响,以及多串并联对污闪电压和外绝缘设计的影响,研究结果可直接应用于±1100kV线路外绝缘设计。

昌吉—古泉±1100kV特高压直流输电线路跨越长江时对通航船舶的电磁影响

1100kV特高压直流线路跨越内河航道时,是否会对通航船舶通信系统和船上人员产生影响,是电力部门和交通部门共同关注的重要问题。结合昌吉—古泉±1100k V直流输电工程跨越长江航道的问题,分别采用二维方法和三维方法计算了直流线路在人员活动的甲板及驾驶舱周围和顶部的直流合成电场,计算得出了±1100kV直流线路在基准面上产生的有源干扰和无源干扰。另一方面,通过在昌吉—古泉±1100kV直流线路跨越长江处开展实船测试,得到了船载图像类设备和语音类设备干扰影响的测试结果,并获得了甲板上的直流电场和有源干扰实际水平。最后,通过计算结果和实测结果的分析,给出了昌吉—古泉±1100kV直流线路跨越长江航道时的电磁影响评估结果。研究结果可为后续特高压直流线路跨越内河航道时的线路设计提供数据支撑,为合理控制工程投资、有力促进特高压直流输电和内河航道运输的友好协调发展提供技术支持。

±1100kV特高压直流输电工程创新实践

准东-安徽?1100kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进的"四最"工程,首次实现"直流电压、输送容量、交流网侧电压"的全面提升,创造了新的世界纪录。该文介绍了该工程特点,面临主接线选型、过电压与绝缘配合、换流站空气间隙及户内直流场选型、直流滤波器设计、主设备选型及研制、输电线路空气间隙、外绝缘和电磁环境等多方面的难题,首次创新性地提出可行的解决方案,阐述取得的创新成果,并在工程调试中进行有效验证。工程投产至今,取得了良好的工程和社会效益,工程实践大幅提升我国在国际电力工业界的影响力和话语权。