±1000kV直流输电线路塔头间隙冲击放电特性试验及海拔校正研究

±1000 kV直流在中国是一个新的电压等级,为保证设计的经济性和可靠性,需对不同海拔地区空气间隙距离的选择进行试验研究。在北京的特高压直流试验基地和海拔4 300 m的西藏高海拔试验基地采用相同结构的±1 000 kV真型尺寸模拟塔头空气间隙进行了冲击放电试验,获得了相应的操作冲击和雷电冲击放电特性曲线。通过对西藏基地得到的操作冲击放电电压采用GB/T 16927.1—1997、IEC 60071-2和GB/T 311.1—1997标准推荐的方法进行海拔校正,并与北京的试验基地得到的试验结果进行比较,结果表明以上3种标准推荐的海拔校正方法已不适用于海拔4.3 km的长空气间隙操作冲击放电。最后,按照"海拔每升高100m,绝缘的电气强度降低相同百分比"的原则,采用插值法计算得到了海拔4300m及以下地区的塔头间隙操作冲击放电电压曲线,并结合±1000kV直流输电线路过电压的研究结果,计算了不同海拔下±1000kV直流输电线路塔头操作过电压需要的最小空气间隙距离。在1.7pu操作过电压下,对于海拔1000m及以下地区,±1000kV直流塔头的空气间隙距离建议为8.6m;当海拔为3500m时,建议为9.8m。

1000 kV输电线路耐张塔等电位带电作业电位转移电流计算

特高压输电线路等电位带电作业过程中会出现电弧放电,产生高幅值、高能量的脉冲电流,因此提出准确的转移电流计算方法对作业人员的安全防护具有重要意义。文中提出了基于电弧模型的电位转移电流计算方法,可对进入等电位的过程进行模拟。基于PSCAD平台建立了1000 kV输电线路耐张塔等电位带电作业电位转移电流计算模型,同时分析了进入等电位的方式及速度对转移电流的影响。仿真与实测结果基本一致,表明该计算模型能够有效反映电位转移电流的动态变化特性。采用软梯法获得的转移电流峰值更小,提高进入等电位速度,可有效降低电位转移电流幅值。

特高压1000kV单回输电线路电磁环境影响预测与评价

为顺利推动特高压1000kV输电线路的建设,减小项目建设对周围的电磁环境影响,降低项目周边公众的环保投诉。对特高压1000kV单回输电线路的典型单回路杆塔进行模式预测,分析运行期可能产生的电磁环境影响。预测结果表明:按照设计规范要求的导线对地面最小距离经过人烟稀少的非农业耕作区时,需要提高导线对地面距离至22m,线路下方距地面1.5m高度处的工频电场强度才能够满足《电磁环境控制限值》(GB 8702—2014)中相关要求;按照设计规范要求的导线对地面最小距离经过农业耕作区时,线路下方距地面1.5m高度处的工频电场强度能够满足《电磁环境控制限值》相关要求;线路经过居民区时,导线距地面的最小距离需抬高至39m,线路下方和线路边导线外7m距地面1.5m高度处的工频电场强度和工频磁感应强度才能够满足《电磁环境控制限值》中公众曝露控制限值要求。另外,建议特高压1000kV单回输电线路在选址选线阶段尽量远离居民区;在设计和施工阶段增大导线与地面的距离,降低特高压输电线路对周围的电磁环境影响。

±1100 kV特高压直流工程1000 kV交流滤波电容器组的研制

1000 kV交流滤波电容器组是昌吉-古泉±1100 kV特高压直流输电工程主要设备之一,用于消除1000 kV侧交流系统的谐波、补偿无功功率和改善系统的电压质量。从技术角度对1000 kV交流滤波电容器组研制进行较为全面的总结,通过采用线性插值法进行电容器组绝缘配合计算分析,推导出电容器塔底部对地绝缘水平(LIWL/SIWL)的计算公式,采用有限元分析软件ANSYS建立有限元仿真模型验证电容器组的抗震性能和电场强度。对电容器单元不同的降低噪声方案进行噪声测试,对比分析得到降噪效果、经济性和安全性最优的降噪方案。结果表明:1000kV交流滤波电容器组设计和制造满足±1100kV特高压直流输电工程要求,电容器组可以安全可靠运行。

±1500 kV特高压直流输电线路导线选型研究

在我国成功突破±1100kV直流输电技术的基础上,为实现±1500kV电压等级的全新跨越,文章从导线的电气特性和机械特性对±1500kV特高压直流输电线路导线截面及分裂数形式进行研究,并运用年费用最小法推荐经济性最优的导线型号。通过对不同分裂数及截面导线的计算和比较,充分考虑±1500kV输电线路输送容量大,输送距离长,损耗小时数与电价预计也较高的特点,推荐±1500kV特高压直流输电线路工程采用电磁环境和年费用均较优的10×JL1/G3A-1250/70导线型式,为实现电压等级跨越提供借鉴。

±800 kV直流输电线路耐张绝缘子串整体更换设计分析

开展±800 kV直流输电线路耐张绝缘子串整体更换工作,应以双转动机械丝杠为基础,使其替代液压丝杆,有效避免液压丝杠发生卡死或漏油,合理地应用传递绳,从而保证绝缘子串的顺利更换。基于此,简要分析了±800 kV直流输电线路耐张绝缘子串更换的痛点,阐述了±800 kV直流输电线路耐张绝缘子串整体更换方案设计及应用,以期为相关工作人员提供参考。

超高海拔±800 kV直流输电线路直线塔极间距选择

针对海拔3500 m以上的超高海拔地区,±800 kV特高压直流输电线路设计经验欠缺的问题,按照典型的±800 kV直流输电线路工程设计条件,通过电磁环境、绝缘子串长和V串夹角、空气间隙的边界条件,对直线塔极间距进行研究,计算不同海拔、V串夹角和冰区条件下直线塔的最小极间距取值。结果表明:电磁环境对超高海拔±800 kV特高压直流线路的极间距选择基本无影响;超高海拔轻中冰区直线塔的极间距受空气间隙、绝缘子串长及V串夹角影响较大;超高海拔重冰区直线塔的极间距主要由绝缘子串长控制。

1000kV特高压输电线路交叉跨越检修接地技术研究

由于架空输电线路运行环境复杂,特高压输电线路的交叉式跨越也越来越多,开展检修接地技术及安全防护措施研究具有重要意义。本文将重点探讨1000kV特高压输电线路交叉跨越检修接地技术,从导线绝缘水平、地网布置方式和施工方法等方面进行阐述,结合现场实际情况提出相应对策与建议,包括加强对接地装置安装质量控制、优化地网布置形式以提高其防雷性能等,促进电网建设健康发展。

基于Stacking算法的特高压直流输电线路合成电场预测方法研究

特高压输电线路是我国电网重要的组成部分,周围电磁环境复杂多变,地面合成电场是特高压输电线路主要电磁环境指标之一,进行准确预测和长期监测对电网安全运行具有重要意义。本文对宁东-浙江±800 kV特高压直流输电工程(灵绍线)进行了合成电场数据采集,将测量得到的合成电场数据进行了异常值分析及处理,通过实际算例表明:局部离群因子(LOF)异常值剔除算法差值平均值小,优于基于密度的有噪声的应用空间聚类(DBSCAN)和孤立森林剔除算法;使用Stacking算法及多种算法基于两组不同数据对合成电场进行预测,预测结果显示Stacking算法预测精度均优于多种同类预测算法;与传统有限元法预测合成电场进行对比,结果显示该预测方法可有效进行特高压直流输电线路地面合成电场预测、有效监测合成电场、及时发现隐患,保证输电线路安全稳定运行。

±500kV直流输电线路用复合外套带串联间隙金属氧化物避雷器的研制

为了提高±500kV直流输电线路的耐雷水平,降低其雷击闪络率,研制开发了±500kV直流线路用复合外套带串联间隙金属氧化物避雷器。通过对该避雷器动作负载和保护原理的研究,提出了其结构性能要求,并设计计算了该避雷器的主要技术参数。研制出了额定电压571kV、8/20μs标称放电电流20kA下残压为1 064kV,正极性雷电冲击50%放电电压为1 830kV的±500kV直流线路避雷器。型式试验结果表明,所研制的±500kV直流线路避雷器电气、机械特性等均达到设计要求,能够有效保护±500kV直流绝缘子串免遭雷击闪络。±500kV直流线路避雷器的成功研制填补了直流输电线路避雷器的技术空白,为该避雷器在±500kV直流输电线路上的推广应用打下了基础。

1000kV输电线路带电作业安全距离研究

为确定1000kV交流特高压输电线路带电作业的安全距离,分析了我国第一条特高压线路带电作业操作过电压水平及概率密度,介绍了带电作业危险率计算过程和修正方法,结合特高压输变电试验示范工程的实际进行了各种工况位置的安全距离的试验研究,得出1000kV输电线路直线塔边相、中相、耐张串的带电作业安全距离的操作冲击放电特性,通过危险率计算分析确定了1000kV交流输电线路带电作业最小安全距离。研究结果可为1000kV交流特高压输电线路的带电作业提供依据和技术支撑。

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/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交流输电线路带电作业场强测量

为确保1000kV交流下带电作业的安全及运行维护的顺利开展,研究分析强电场对带电作业人员的影响及需采取的防护措施十分重要。通过11模拟杆塔试验,在国内首次对1000kV输电线路带电作业人员在地电位和等电位两种作业方式下的体表场强进行了测量,得到了带电作业时作业人员体表场强分布规律。试验结果表明,1000kV输电线路带电作业时,等电位作业人员头顶、手尖、脚尖部位体表场强均约2000kV/m;登塔作业人员应穿戴全套屏蔽服;等电位作业人员必须加戴屏蔽面罩,加戴屏蔽面罩后,等电位作业人员面部场强最高值为137kV/m,低于人体对工频电场的感知水平。

1000kV级交流输电线路带电作业的试验研究

在国内首次系统地开展了交流1000kV输电线路带电作业研究。在对1000kV交流特高压输电线路的过电压水平计算分析的基础上;通过试验确定了不同过电压倍数下带电作业最小安全距离和最小组合间隙;确定了绝缘工具的最小有效绝缘长度;研制出了能满足1000kV带电作业安全性要求的屏蔽服装;进行了安全防护试验;提出了不同作业方式时的人体安全防护措施。研究结果可为1000kV输电线路的工程设计和带电作业提供技术依据。

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。

1000kV交流紧凑型输电线路潜供电流和恢复电压计算分析

1000 kV特高压紧凑型线路潜供电流和恢复电压较特高压示范工程大,会降低单相重合闸的成功率,影响特高压系统的安全稳定性。为此,阐述了特高压紧凑型线路潜供电流和恢复电压的特点,基于两个500 kV区域电网之间采用特高压紧凑型线路作为联络线的系统,用EMTP程序计算分析了紧凑型线路潜供电流和恢复电压的影响因素。研究结果表明:采用并联高抗的中性点小电抗是限制潜供电流和恢复电压的有效措施,小电抗应兼顾绝缘水平和抑制潜供电流和恢复电压优化选择。要满足采用0.7 s单相重合闸的要求,紧凑线线路长度从100 km至500 km,高抗补偿度应从70%提高到95%。线路换位对潜供电流熄灭的影响相比环境等随机因素的影响和换位塔的造价,可以不予考虑,建议紧凑型线路不换位。

1000kV交流紧凑型输电线路带电作业安全距离试验分析

为满足特高压紧凑型输电线路的设计需要,同时为线路建成后带电检修工作的安全开展提供参数依据,针对紧凑型输电线路带电作业典型工况进行了1:1模拟塔窗试验,获得了带电作业安全距离的放电特性。根据交流线路带电作业安全距离的计算方法,保证作业危险率<10-5,得到了海拔1000 m及以下地区特高压紧凑型输电线路直线塔带电作业最小安全距离,即等电位人员对上方构架为8.4 m、等电位人员对塔身侧方构架为6.9 m、相间为11.6 m;耐张塔最小安全距离为6.3 m。

1000kV级交流输电线路电磁环境的研究

基于总结国内外特高压输电线路电磁环境研究的结果，结合我国特高压输电线路初步设计的主要塔型和导线型号的电磁环境参数的计算分析，提出了1000kV级交流输电线路工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声等参数控制指标的建议，如工频电场限值为公众易接近地区或线路跨越公路处7kV／m、跨越农田10kV／m、邻近民房4kV／m，无线电干扰设计值55～58dB，可听噪声设计值控制〈55dB。

±500kV直流输电线路雷电屏蔽模拟试验研究

模拟试验是研究超/特高压输电线路绕击特性的一个重要手段,针对直流线路标称电场对线路雷电绕击特性的影响问题开展模拟试验研究,首先从模拟试验比例尺的确定、地闪先导过程近区电场的模拟和模型线路标称电场模拟三方面论证了试验的物理等价性;在计及直流电压的条件下,通过放电试验得出了±500kV输电线路G4–40型杆塔绕击空间分布;试验中观测到主放电击中导线(或避雷线)的同时,避雷线(或导线)上残存的迎面流注。依据试验现象,定性分析了标称电场对绕击特性的影响机理;对试验结果定量分析表明,计及直流电压后G4–40型杆塔正极绕击率为不考虑直流电压时的1.79倍。