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。

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角钢塔地震模拟振动台试验研究

为分析地震作用下1 000 kV特高压角钢输电塔动力反应特点以及导、地线质量对该塔架结构动力反应的影响,开展地震模拟振动台试验。选取4种不同类型的地震动输入,针对单塔及单塔悬挂集中质量进行8度烈度水准下的动力反应测试。试验结果表明:该型输电塔悬挂集中质量块后顺线路方向自振频率降低了2%,横线路方向自振频率降低了17%。对于绝缘子采用V型悬挂方式的杆塔结构,在计算塔动力特性时,垂直线路方向需考虑绝缘子连接方式及导线质量的影响。因该型输电塔结构横担较长,高宽比较小,地震反应有显著空间耦合性,地震作用下结构的扭转反应较易激起。总体而言,导线质量对输电塔抗震是有利的,塔线体系动力分析时考虑导线质量的影响将会更加真实地估计结构杆件内力。

1000kV紧凑型输电线路相间间隔棒力学特性仿真分析及配置

与常规线路相比,紧凑型线路在缩小线路走廊占地和提高输送容量方面具有明显的优势,其在结构上最大的特点就是相间空气绝缘距离小,为保证其运行安全,需要在相间加装相间间隔棒。为研究1 000kV紧凑型线路用相间间隔棒的配置,利用清华大学编制的输电导线多档3自由度模型的计算软件,对1 000kV紧凑型线路在加装相间间隔棒前后各种外力作用下的动力响应以及导线的静态张力和弧垂进行了分析。计算结果表明,在1 000kV紧凑型输电线路上加装一支结构高度14m,芯棒直径55mm的相间间隔棒能够有效抑制其在短路电动力和大风激励下的不同步摆动,并且加装相间间隔棒对导线张力、弧垂的影响都在允许范围内,线路仍然可以安全运行。

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。

1000kV同塔双回特高压交流输电线路工频序参数测量计算

为准确获得淮南—上海1 000 k V同塔双回交流输电线路的工频序参数,采用基于全球定位系统的异频双端同步测量方法测量试验中各相导线首、末端电压与电流;提出了将所测电压与电流代入长线方程来求解异频下的工频序参数的计算方法,并与单端测量所得结果进行比较。结果表明,采用所提出的双端测量计算法能够获得准确的工频序参数,与采用分布参数模型的单端测量计算结果相比,其差异百分比≤1.52%;而与采用常规集中参数算法的单端测量法相比相差较大,其中零序电阻差异百分比可达16.48%,这是因为单端测量法不适用于长距离线路的参数计算。将上述双端测量计算法用于测量特高压同塔双回交流输电线路淮芜Ⅰ线与Ⅱ线的工频序参数,获得了准确的结果,为继电保护及短路电流计算等提供了数据基础。

煤层开采与1000kV特高压输电杆塔地基稳定性影响研究

晋东南至南阳段1000kV特高压输电线路途经山西煤田采空区和规划区,为评价规划区煤层开采对已建输电杆塔地基稳定性的影响,根据现场收集的资料、利用FLAC3D数值方法对特高压线路N165输电杆塔下部3号煤层进行开采模拟。结果表明,开采3号煤层将对输电杆塔地基稳定性造成影响,地表最大沉降为3.7m,输电杆塔基础沿线最大倾斜为9.2‰,开采过程中如杆塔基础不采取抗变形措施,杆塔基础倾斜将会危及到特高压输电线路的稳定。

1000kV交流同塔双回线路电气不平衡度的研究

利用ATP-EMTP和MATLAB对1 000 kV特高压交流同塔双回线路的电气不平衡度和换位方式进行了研究。综合线路防雷保护和电磁环境的研究成果,所有相序布置方案下不平衡度的比较表明,不换位线路逆相序布置综合较优,异相序次之,不推荐同相序和其他相序布置。在换位方式上,与l/6—l/3—l/3—l/6换位相比,采用l/3—l/3—l/3换位可以满足要求,且换位塔数量较少。对逆相序布置,建议采用反向换位方式1;对异相序布置,建议采用同向换位方式1,一般线路一个全循环换位即可满足不平衡度要求。当一个回路运行一个回路停运时,运行回路的不平衡度符合限值规定。

1000kV交流同塔双回输电线路的电气特性仿真分析

为研究1 000 kV同塔双回输电对继电保护装置的影响,需要首先对其电气特性进行深入研究。根据工程设计参数,在实时数字仿真器中建立仿真系统,进行有关模拟试验,将其主要电气特性与1 000 kV单回输电系统和500 kV同塔双回输电系统进行比较。主要针对互感的影响、谐波含量、非周期分量衰减时间、充电电流、恢复电压、高阻接地故障电流水平等进行分析和比较。从研究对继电保护装置影响的角度,分析特高压同塔双回输电系统的电气特征及其对保护装置产生的影响。特高压同塔双回线间的互感影响接地距离保护范围的准确性,故障电流中的非整数次谐波及衰减非周期分量影响继电保护装置的速动性,经高阻接地故障时,故障电流减小影响继电保护装置的灵敏性。继电保护生产厂商需针对这些新电气特征进行深入研究和改进。

交流1000kV同塔双回线路电气不平衡度研究

依据现行国家标准、规程、规范,依托1 000 kV锡盟—南京特高压交流工程,参考国内750 kV、500 kV同塔双回输电线路的研究成果及运行经验,通过分析计算线路电气不平衡度,确定1 000 kV锡盟—南京特高压交流输电线路采用1个整循环的换位方式。文中还研究了线路长度、换位点、导线对地距离、线间距离、输送功率运行电压对线路不平衡的影响,并与750 kV、500 kV线路的不平衡度进行了比较,给出不同电压等级线路在达到限值要求时的线路长度。该研究成果可应用于工程设计。

1000kV输电塔横风向振动风洞试验研究

为研究特高压输电塔架和输电塔–线耦联体系的横风向风振响应特点,以某1 000 kV输电线路为工程背景,通过气弹模型风洞试验,分析了单塔和塔–线体系在紊流风场中的横风向风振响应。试验结果表明:在紊流风场中,输电塔的横风向响应和顺风向响应处于同一数量级;塔–线体系中输电塔的横风向加速度响应大于单塔,横担端部的横风向位移响应大于单塔,而塔身处的横风向位移响应却小于单塔。高阶振型对单塔横风向加速度和位移响应的影响不能忽略,而位移响应还包含了一定程度的背景响应。在进行特高压输电塔的抗风设计中,应考虑横风向风振响应的影响。

1000kV户外型GIS现场工厂化安装方案及应用

1000 kV GIS设备体积大、单元重、数量多,安装工作持续时间长,安装过程受外界环境影响大。为有效控制1 000 kV GIS安装条件,保证安装质量,确保施工计划的严格执行,研制了特高压GIS现场安装用全封闭移动式厂房,营造一种全封闭的工厂化安装环境,实现了1 000 kV户外型GIS在工程现场的工厂化安装。对移动厂房的基本结构进行了介绍,并重点研究了基于移动厂房的1 000 kV户外型GIS现场工厂化安装方案。该方案已成功应用于皖电东送工程、浙北—福州工程,取得了非常好的应用效果,并已经确定将在后续所有特高压交流工程中普遍推广。

1000kV特高压输电线路不平衡度分析及换位方式的研究

以锡盟—南京1 000 kV特高压工程为例,借助PSCAD仿真软件研究了输电线路不同情况下的电气不平衡问题。仿真结果表明:输电线路不平衡度随着导线长度的增加而增大,随着输送功率的增加而增大,同时受导线排列方式影响较大。对于1 000 kV锡盟—南京同塔双回输电工程,推荐采用逆相序排列、反向换位方式,以实现最优的换位效果。

1000kV交流双回路单柱组合耐张塔型式规划

针对在1000kV交流特高压双回输电线路中使用鼓(伞)型耐张塔的不足,设计了一种全新的耐张塔型——单柱组合耐张塔,其特点是分塔挂线、无导线横担、水平布置跳线、灵活性好、施工方便等,与鼓(伞)型塔相比,在杆塔高度、塔重、横担长度、跳线等方面的技术经济性较为优越。最后提出了该塔在电磁环境、跳线、防雷等设计方面需要进一步探讨的技术问题。

新型复合横担在1000 kV特高压输电铁塔的应用

受城乡规划及线路走廊制约,目前输电线路路径选择日益困难。利用复合材料的绝缘性能,采用复合材料横担取代传统的型钢横担,不但能够减小线路走廊宽度、降低走廊清理难度,同时还能降低塔高、节约塔材,从而取得良好的社会效益和经济效益。结合复合横担在1 000 k V特高压线路工程中的应用研究,在复合横担的电气方案、结构方案、经济性分析等诸多方面进行了初步的分析研究,给出了复合横担塔头布置方案、横担长度、横担夹角等研究结论。在走廊拆迁量较大的区域,通过比较,使用复合横担铁塔具有更明显的经济效益。

1000kV特高压钢管塔制造质量安全性能检验

通过开展锡盟—山东和榆横—潍坊1 000kV特高压工程的安全性能检验,重点探讨特高压工程钢管塔安全性能检验的检验方法、检验项目和存在的问题。

1000kV双回路多根地线防雷研究

为了使特高压双回输电线路更加安全可靠地运行,以国内某1 000 kV交流输电线路工程SZC301型双回直线塔和SJC301型双回耐张塔为研究对象,提出了相邻耐张塔如何与双回直线塔多根地线配合的方案,综合分析了双回直线塔关于I型悬垂串和V型悬垂串的不同排列组合对导线与多根地线间距的影响。双回直线塔中层横担改挂V型悬垂串,下层横担加挂地线,可使塔头处中、下相外侧子导线的静态防雷保护角较常规分别减少11°和15°,上、中、下相外侧子导线动态防雷保护角分别为-11°、-20°和-9°,有效地减少了山区的地形坡度对绕击率的影响。

1000kV特高压输电线路组塔方案论证

针对1 000 kV特高压输电线路工程铁塔组立施工的关键问题,在分析借鉴超高压输电线路工程铁塔组立施工方法的基础上,提出了8种1 000 kV特高压铁塔组立方案。通过对8种方案优缺点、适用性、安全性的对比分析论证,确定了适用性、安全性较高的外拉线内悬浮大抱杆分解组塔方案,该方案将为今后特高压铁塔组立施工提供参考。

杆塔模型对1000kV特高压同塔双回线路反击过电压的影响

同塔双回特高压1 000 kV杆塔上的雷电反击过电压幅值很大程度上受到杆塔模型的影响。为准确计算线路杆塔波阻抗,参阅了国内外学者对杆塔模型的研究,采用集中电感、单波阻抗、多波阻抗3种杆塔模型和波阻抗的9种计算方法,使用电磁暂态分析程序ATP-EMTP搭建雷电反击输电线路的模型,以一种实际运行中的1 000 kV特高压线路为例,计算并分析了杆塔的过电压幅值与不同杆塔模型的适用性。计算结果表明,使用不同杆塔模型计算结果会有所差异。

交流1000kV与500kV/220kV同塔四回线路的潜供电流问题研究

同塔四回线路回路多、间距小,线路间电磁耦合作用更强,使得潜供电流问题更加突出。针对这一问题,分析了同塔四回线路潜供电流产生机理,采用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP建立了交流双回1 000 kV和500 kV/220 kV线路同塔四回线路的模型并计算得到多种运行方式下各电压等级线路的潜供电流与恢复电压。结果表明,500 kV/220 kV线路对1 000 kV线路潜供电流及恢复电压影响较小,但1 000 kV线路对500 kV/220 kV线路影响较大。在此基础上提出各电压等级线路的单相重合闸的推荐时间。可作为交流特高压跨电压等级同塔四回线路工程设计和建设运行的技术参考。