加装金属减震装置的1000kV避雷器振动台试验研究

为研究用于电气设备金属减震器的力学性能和减震效果,进行了单个减震装置的拉压循环加载试验和加装减震装置的1 000 kV避雷器振动台试验。试验结果显示金属减震装置的本构关系符合Wen模型,表现出良好的耗能特性。在地震台试验中,减震装置的应用使设备基频从1.61 Hz降低至1.22 Hz,阻尼比由1.73%增大至4%,改善了设备的动力特性。在0.4×9.8 m/s2等级地震荷载下设备应力为22.6 MPa,安全系数为2.0,减震装置对应力的减震率达60%,显著提高了设备的地震安全性。金属减震装置通过金属芯体的塑性变形耗散地震动能量,减小地震响应从而提高了设备的抗震性能,为1 000 kV电气设备应用于我国高抗震设防烈度区提供了技术支撑。

中国首条1000kV单回路交流架空输电线路的设计

1000kV交流特高压输电是目前电压等级最高、技术最先进的交流输电方式。在我国1000kV线路的设计没有直接可供采用的设计原则和设计标准。为满足工程建设需要,合理确定技术原则和建设标准,需要研究和分析与工程建设有关的关键技术和设计方案。结合1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程的建设,介绍我国第1条单回路交流特高压架空输电线路的主要设计原则和特点,如设计风速及机械荷载、导线选择、地线选择、绝缘子串片数、绝缘串型及金具、杆塔空气间隙、导线对地高度及交叉跨越距离、导线排列方式和线路走廊等,并将特高压输电线路的主要技术及经济指标与其他电压等级线路作了比较和分析。

交流1000kV与500kV/220kV同塔4回线路的感应电压和电流

为给同塔4回架设的双回1000kV与双回500kV或220kV线路选择合适的接地开关参数，计算了这种线路在不同的运行方式、导线相序和同塔架设长度下回路间的感应电压和电流。采用电磁暂态计算程序EMTP程序建立了双回1000kV与双回500kV、220kV同塔4回线路的模型并进行计算。在计算结果的基础上，研究了耦合地线、增大1000kV与500kV或220kV导线层间距和降低杆塔高度等3种措施对限制感应电压和电流的影响。根据计算结果，提出500kV和220kV线路受1000kV线路的感应较大，其感应电压和电流大大超出B类接地开关的开合能力；若1000kV和220kV导线的层间距离增大2m，220kV停运线路的感应电压和电流降低约10％；220kV杆塔加装耦合地线，停运线路的感应电压和电流降低约6．7％～20％；将杆塔高度降低7m，停运线路的感应电压和电流降低约18％。这3种措施的效果不佳，且成本较高，推荐接地开关加装辅助灭弧装置以提高其开合感应电压和电流的能力。

1000kV紧凑型输电线路的电气参数及电磁暂态分析

分析1 000 kV紧凑型线路的电气参数、工频过电压、潜供电流、操作过电压等,并与常规型线路进行比较。结果表明,紧凑型线路的自然功率较大,其电气参数的平衡性较好;为满足限制工频过电压和潜供电流的要求,紧凑型线路需要较大的高抗容量,其中性点小电抗的阻值也较大。研究发现,紧凑型线路高抗中性点电压较高,在算例中超过了特高压示范工程中相应的耐压水平;为此,建议适当提高线路高抗中性点的绝缘水平。此外,鉴于紧凑型线路的相间距离明显小于常规型线路,还应注意校核相间绝缘水平。必要时,可以考虑采用四星接法MOA来限制紧凑型线路的相间操作过电压。

1000kV变压器绝缘水平的探讨

1000kV变压器是特高压交流输电工程最关键的设备之一。文章对1000kV变压器3个绕组(高压绕组1000kV,中压绕组500kV,低压绕组110kV)之间的过电压和绝缘配置进行了深入探讨,以期进一步完善特高压系统的绝缘配置、改善特高压变压器抵御过电压的能力和运行工况。推荐了1000kV变压器500kV绕组高性能避雷器的参数,可为降低变压器500kV绕组的绝缘水平、改进特高压变压器的结构设计及提升容量等提供参考。

1000kV特高压变电站带电作业绝缘平台研制

特高压变电站对电网的安全和稳定运行具有非常重要的意义,而带电作业是确保其运行可靠性的重要技术手段。为了在特高压变电站开展带电作业,文中设计了一种可用于1 000 kV特高压变电站带电作业的绝缘平台。通过绝缘耐受、湿态绝缘、抗弯、抗扭、抗机械老化等试验项目对平台主体材料的性能参数进行了全面考核,并对平台整体的电气性能和机械性能进行了试验验证。另外计算校核了绝缘平台的稳定性及安全系数。试验和计算结果表明所研制绝缘平台满足带电作业工器具标准要求,为特高压变电站管母类带电作业项目的安全开展提供了必要的检修平台,平台主体结构简单、现场组装方便,有利于进一步推动特高压变电站带电作业技术的应用推广。

1000kV皖南—浙北特高压交流线路静电感应电压分析

为合理选择特高压交流线路参数测试设备,确保测试人员和试验设备安全;同时为有效开展测试结果的干扰分析,有必要分析1 000 kV特高压交流线路上的静电感应电压。调查了1 000 kV皖电东送特高压交流输电线路皖南—浙北段邻近±800 kV、±500 kV直流线路分布情况,分析了±800 kV、±500 kV直流线路在特高压交流线路上产生静电耦合电压的影响因素,仿真计算得到了邻近直流线路在1 000 kV特高压同塔双回线路上产生的感应电压。结果表明：皖南—浙北段特高压交流输电线路平行于多条±800 kV、±500 kV直流线路。邻近直流线路单极运行时,特高压交流线路上的感应电压为8~70 kV,明显高于双极运行时的感应电压0.5~10 kV。邻近直流线路单极运行时,随着接近距离的增加,特高压交流线路上感应电压的减小速率很缓慢,明显小于双极运行情况;最近距离由50 m增加至200 m时,单极运行工况下的感应电压减小约10%,而双极运行工况下的感应电压几乎减小至0。由于不同相别导线的位置差异,各相导线上的感应电压值存在明显差异;邻近直流线路单极运行时,不同相别导线感应电压的最大值、最小值相差4~7倍。研究结果为1 000 kV同塔双回线路参数现场测试提供了重要参考。

1000 kV特高压变电站带电作业试验研究

为了确保特高压变电站作业人员和设备的安全,开展了特高压变电站带电作业的最小安全距离和组合间隙的试验研究。通过分析1 000 k V特高压变电站带电检修典型作业工况,针对作业人员与周围带电体、接地体之间构成的空气间隙进行操作冲击试验,获得典型带电作业间隙的放电特性曲线。结合典型作业工况下间隙的放电特性,根据变电站通用设计方案的操作过电压水平,计算得到带电作业最小电气安全距离(分裂软母线相地6.8 m、相间9.1 m,硬管母线相地6.2 m、相间9.0 m),以及构架侧方进出分裂母线的最小组合间隙6.2 m、绝缘升降平台法地面进出硬管母线的最小组合间隙6.3 m;最后校核了通用设计方案中相地和相间距离带电作业危险率。研究结果表明特高压变电站带电作业满足安全性的要求,为特高压变电站带电作业的安全开展提供了技术支撑。

1000kV交流输电线路绕击率的计算方法

分析了现有3种雷电绕击计算方法的优缺点,选用电气几何模型法计算1 000 kV交流输电线路雷电绕击率。若用传统电气几何模型法计算,需求解多个二元二次方程组,计算复杂;根据平面几何理论,构造以半径、夹角为变量的圆弧方程,改进了传统电气几何模型法雷电绕击概率方程,并提出圆弧夹角的计算方法。计算结果验证了应用改进方法的正确性;针对1 000 kV输电线路,研究了地线保护角、地面倾斜角和杆塔呼高对雷电绕击率的影响。

1000kV变压器带局部放电测量的长时感应耐压现场试验

1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程是我国目前电压等级最高的输变电工程,其现场交接试验关系到整个工程是否顺利投运。文章研究了特高压晋东南变电站1000kV变压器带局部放电测量的长时感应耐压现场试验,介绍了试验的标准、程序、试验方法以及主要试验设备参数的选择,提出了综合抗干扰措施和过程监测技术手段,确保了试验的顺利进行,为特高压交流变压器的顺利投运提供了有力的技术保障。

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。

1000kV支柱瓷绝缘子自然积污规律试验研究

研究1 000 kV支柱瓷绝缘子的自然积污规律可为我国特高压工程外绝缘设计和运行检修提供参考。为此,通过对荆门特高压变电站运行的支柱瓷绝缘子进行了连续3 a的积污观察和检测,测量了等值附盐密度（缩写为ESDD,简称为盐密）、不溶物密度（缩写为NSDD,简称为灰密）及污秽成分,分析了1 000 kV支柱瓷绝缘子污秽不均匀分布特性以及与传统瓷绝缘子积污特性的差异,评估了现阶段绝缘子污秽水平。研究结果表明：11 000kV支柱瓷绝缘子沿面盐密和灰密分布较不均匀,高压端最高,其他部位逐渐走低。绝缘子上表面积污重于下表面,上表面与下表面积污比为1.7~4.4;背风面积污重于迎风面,迎风面与背风面积污比为0.17~0.90;2绝缘子表面污秽物中Ca SO4质量分数为65%~70%,高于线路绝缘子现有测量数据;3随着运行时间的延长,上表面与下表面盐密积污比变化较小,灰密积污比增幅较大;迎风面与背风面积污比呈下降趋势;4对于1 000 kV支柱瓷绝缘子的单个元件,可考虑采取＂前后2点简化法＂测量污秽度;5同一运行环境、不同电压等级的支柱瓷绝缘子积污特性存在一定差异;6基于＂一年一清扫＂的前提,支柱瓷绝缘子的污秽水平现仍处于设计范围,并有一定裕度。

改进电气几何模型法在1000kV输电线路雷电绕击跳闸率计算中的应用

分析现有3种输电线路雷电绕击计算方法的优缺点,改进了电气几何模型法。求解雷电流垂直地面入射时击距曲线间的交点坐标;根据雷电流入射角的变化,将交点映射到不同的几何空间;根据实际击距曲线修正交点坐标并求解雷电绕击跳闸率。计算结果表明,改进电气几何模型法较传统方法计算更为准确。最后,应用该方法分析了地线保护角和杆塔呼高、中相横担长度、层间距对1000 kV输电线路雷电绕击跳闸率的影响。

1000kV柱式CVT的设计要点及检测

1000kV柱式电容式电压互感器(CVT)是我国晋东南—南阳—荆门1000kV特高压交流试验示范工程的重要设备,它的设计不仅要考虑特高压绝缘问题,同时要兼顾误差特性、安装特性等。根据我国1000kV特高压输电工程的需要,在对比柱式结构CVT、SF6气体绝缘电磁式电压互感器、电子式电压互感器(EVT)优缺点基础上,对我国1000kV交流特高压工程用电压互感器进行了选型;分析了1000kV柱式CVT的设计原理、参数选择、结构要求、现场检测方法及附加误差,同时提出1000kV标准电压互感器的结构设计。1000kV柱式CVT的试制成功证明,1000kVCVT符合对1000kV特高压电网电压测量和保护的要求,为我国晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程的顺利进行提供了保障。

1000kV/500kV特、超高压同塔4回交流输电线路雷电性能仿真分析

为准确评估1 000kV/500kV超特高压同塔4回输电线路的雷电性能,基于电磁暂态程序(EMTP)和改进后的电气几何模型(EGM)分别对这种线路的反击、绕击耐雷水平及雷电跳闸率进行了仿真研究。分析了同塔多回线路中500kV线路不同相序排列、不同间隙长度及不同杆塔冲击接地电阻对反击跳闸率的影响,并对比计算了1 000kV线路不同绝缘子串布置方式下线路的雷电绕击性能。最后根据研究结果,指出了500kV线路的绝缘配合是1 000kV/500kV混压同塔4回线路防雷的薄弱点所在,并提出通过加强500kV线路的绝缘水平、优化1 000kV线路绝缘子的布置方式等措施,能有效改善线路雷电性能、降低雷击跳闸率,可用于指导工程设计。

1000kV交流输电线路用绝缘子技术关键的探讨

根据1000kV交流输电线路对绝缘子的技术要求,对我国现有的瓷、玻璃盘形悬式绝缘子和棒形悬式复合绝缘子的等级规格、电气特性和机械特性进行了分析;结合运行的要求指出特高压系统用的绝缘子应解决的关键技术是污秽问题,同时要完善和开发高吨位等级的各种大爬距的绝缘子;特高压绝缘子串的电位分布对绝缘子的性能影响应引起重视;除了执行GB/T1001-2003和GB/T19519,还应增加补充打击负荷试验(仅是普通型)、可见电晕电压试验、无线电干扰试验、工频电弧试验、机械振动试验和长串机械试验。

±1000kV特高压直流在我国电网应用的可行性研究

根据我国电网特点和特高压交直流建设情况,探讨了±1000kV特高压直流在我国电网发展中应用的可行性。在考虑设备制造能力的基础上,分析了±1000kV特高压直流的基本配置方案和经济性,并从多个角度分析±1000kV特高压直流对系统安全稳定的影响,具体包括接入系统方式、对送端和受端系统稳定性的影响以及多直流馈入问题等。最后,文章给出了±1000kV特高压直流发展需解决的技术问题,并对发展前景进行了展望。

基于改进GO法的1000kV电气主接线可靠性研究

特高压电网的快速发展对1 000 kV电气主接线的可靠性提出了更高的要求,将一种以成功为导向的可靠性分析方法 -GO法引入电力系统领域,并针对操作符的相关性,提出了改进GO算法。该方法适应了主接线操作的灵活性,建立了3/2断路器和双断路器2种主接线方式的GO模型图,从不考虑元件检修的2状态模型和考虑元件检修的3状态模型两方面,对两种典型的主接线方式展开了定量的可靠性评价并给出了最终推荐方案,研究结果表明,改进GO法在主接线可靠性评价中具有优势。

1000kV变电站主变110kV侧并联电容器装置的参数选择

1000kV变电站主变低压侧的并联电容器组是特高压电网无功调节的重要装置。与超高压电网相比,特高压变电站低压并联电容器组的电压更高、容量更大,其参数选择有其特殊性。文章结合特高压试验示范工程,确定低压电容器组的分组方式及最大分组容量,研究电容器装置的额定参数选择和接线方式,并对电容器装置的合闸涌流进行校核。

降低1000kV变电站避雷器额定电压的可行性

为了优化绝缘配合,提高工程经济性,通过对特高压变电站金属氧化物避雷器(MOA)在不同系统过电压下吸收的最大能量的计算和对我国3个制造企业的MOA电阻片在荷电率为95%条件下的老化性能试验的分析,指出我国1 000kV变电站MOA的额定电压由828kV降低至804kV甚至更低(如780kV)是安全和可行的。额定电压降低至804kV或780kV,可使MOA保护水平分别降低2.9%或5.8%。变电站过电压水平随着MOA保护水平的降低而降低。通过对我国后续1 000kV输电工程变电站过电压计算表明,变电站雷电过电压水平和相地操作过电压可分别降低3%或5%,从而可以提高变电站绝缘安全裕度,或者降低绝缘水平,或降低对变电站进线段最大绕击电流的要求。同时通过对500kV和750kV系统MOA的额定电压进行分析,提出了其降低额定电压的建议。