±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。

±1100kV换流站直流场金具表面电场仿真静态场等效方法

我国的准东—皖南±1100 kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高的高压输电工程。随着电压等级的提高,换流站直流场设备中金具表面电场的控制裕度也越来越严格。为提高电场仿真计算结果的准确性,针对换流站金具电场仿真的瞬态场计算等效为静态场计算的方法进行研究,并结合电磁场理论,提出采用静态场等效瞬态场进行计算:在操作过电压、工频交流电压下可将瞬态电场等效成静电场分析;换流站典型直流电压波形下,可将瞬态电场等效成恒定电场分析,并用二维轴对称支柱绝缘子模型进行验证,最终应用于直流场全模型计算中。计算结果表明:在电准静态场下,针对不同电压激励,采用相应的静态场等效瞬态场计算,可以在保证精度的前提下,提高计算效率。对±1100 kV换流站直流场设备金具优化设计具有重要的指导意义。

±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。

±1100 kV直流U型结构穿墙套管空气间隙放电特性及间隙距离选择

±1 100 k V直流U型结构穿墙套管具有机械性能好、便于安装等优点,但U型结构穿墙套管端部均压环对墙体距离与对地距离相近,在设计中需要考虑这两类间隙的综合绝缘问题。因此,为保证±1 100 k V U型穿墙套管运行中的外绝缘安全,并系统掌握其电气间隙放电特性,采用均压环和钢架试品模拟±1 100 k V直流U型结构穿墙套管端部均压环对墙和对地电气绝缘间隙,开展了环对墙不同间隙距离、不同对地高度以及典型配置综合间隙操作冲击放电特性试验研究,获得了模拟±1 100 k V U型穿墙套管电气间隙的操作冲击放电特性参数,并结合系统操作过电压水平提出了±1 100 k V直流U型结构穿墙套管最小安全间隙推荐值,在海拔0、500、1 000 m的条件下,最小安全间隙配置取为12.1 m/12.4 m、12.6 m/12.9 m和12.8 m/13.1 m(均压环对阀厅墙体/对地)。

邻近线路对±1100kV直流线路雷电屏蔽效果影响计算研究

由于土地资源紧缺,±1100 kV特高压直流工程的输电通道某区段内,可能存在2条或多条输电线路同走廊架设的问题。运行经验表明:直流输电线路由于极性效应,其雷电屏蔽特性相对交流输电线路存在一定的规律性。为研究临近线路对±1100 kV直流线路绕击特性的影响规律,探寻直流线路极性以及邻近线路高度、间距等布置方式的影响,以达到最经济有效的防雷方案。基于电气几何模型,搭建考虑±1100kV线路和其他线路并行排列下的雷电屏蔽仿真模型,计算考虑屏蔽后的±1100 kV线路各相导线的绕击次数,并引入雷电屏蔽因子,对邻近输电线路对±1100 kV线路的屏蔽效果进行定量的分析。研究结果表明±1100 kV线路正负极性位置、邻近线路杆塔结构(单回或双回)、邻近杆塔高度以及间距等因素对靠近邻近线路侧的±1100 kV直流线路导线的雷电屏蔽特性有较大的影响。在±1100 kV直流工程建设中,建议正极性导线布置在靠近邻近线路侧,可降低±1100 kV线路绕击概率。当与邻近线路间隔较近时,±1100 kV线路绕击概率大幅降低,可考虑减少防绕击的措施,节省经济成本。

±1100 kV输电线路Y型绝缘子串间隙放电特性及污闪特性分析

Y型绝缘子串通过缩短V型串单肢长度,增加下I串,从而缩短了横担长度,可达到优化塔头尺寸、降低杆塔单基指标的目的。针对特高压直流(UHVDC)输电线路开展了Y型绝缘子串的间隙放电试验及人工污秽试验,包括Y串2种V–I串长比例(8:1和7:2)下不同间隙距离的标准操作冲击电压试验,及3种等值盐密(ESDD)(0.05mg/cm^2、0.08 mg/cm^2、0.15 mg/cm^2)和2种串长(4.37 m、7.7 m)下的人工污秽试验,获得了±1 100 kV直流Y串绝缘子的空气间隙闪络特性和污秽闪络特性。研究结果表明:V–I串长比为8:1时,由于下I串长较短,因此容易产生冲击电压击穿放电,而当V–I串长比为7:2时,放电则较多地出现在屏蔽环对塔身;2种比例下,间隙冲击放电电压及绝缘子污秽闪络电压值相差不大,差别分别为2.8%和5%;直流Y串污耐压值与盐密变化呈幂指数关系,而污耐压值与串长呈线性关系;此外,Y型串与I串、V串试验结果对比表明,各串型间隙放电特性、污秽闪络特性之间无明显差异。研究结果可为±1 100 kV输电线路Y型绝缘子串间隙配置及污秽外绝缘配置提供参考,对我国±1 100 kV直流输电线路实现Y型串的应用和推广具有重要价值。

±1100 kV特高压直流输电线铁塔风致响应及风振系数研究

塔身高、横担超长及刚度不均匀是±1 100 k V特高压直流输电线铁塔的显著特征,与普通高压输电塔相比,其"头重脚轻"现象更为严重,风荷载的作用效应及风振响应更加复杂。通过运用Davenport风速功率谱模拟大气边界层的脉动风速,并考虑风荷载的空间相关特性,模拟分析B类场地43 m/s基本风速下该输电塔的风荷载时程;开展该铁塔风致响应的数值分析,研究其风振特点、顺风向风振系数计算方法及沿高度变化规律。基于风振响应分析可知:±1 100 k V特高压铁塔的风振系数沿高度并呈成线性分布,即在横担附近存在较大突变,与现有计算理论不相符;由于风振系数相关规范值忽略结构物外形、质量沿高度不均匀变化的影响,未能准确反映整塔风振系数沿高度的变化规律,且偏于不安全。

±1100 kV特高压直流输电线路防雷保护

±1 100 kV特高压直流输电线路的防雷保护对±1 100 kV特高压直流工程的安全运行至关重要。该文依托正在建设的准东—华东±1 100 kV特高压直流示范工程,通过统计该工程沿线所经6省区运行线路的雷击跳闸率,确定了该线路的雷击闪络率参考值;根据该工程沿线的年平均雷暴日、地形及采用的典型杆塔,计算了该线路在不同地线保护角下的雷击闪络率;通过与±800 kV特高压直流输电线路耐雷性能的比较,论证了所用计算方法的合理性。研究结果表明,全线地线保护角采用-10°设计时,该工程的雷击闪络率可满足雷击闪络率参考值要求,且全线的雷击闪络次数可控制在3次/a。研究结果已应用于准东—华东±1 100 kV特高压直流输电线路的防雷保护设计,并将指导±1 100 kV特高压直流输电线路防雷保护标准的制定。

输变电工程初步设计内容深度规定第7部分:330kV～1100kV交直流架空输电线路部分解读

以规范330kV^1100kV输电线路初步设计文件、满足坚强智能电网和特高压交直流工程的建设需求为基本目标,从线路路径、导地线选型、绝缘配合、防雷接地等方面解读了《输变电工程初步设计内容深度规定第7部分:330kV^1100kV交直流架空输电线路部分》,初步设计内容深度规定为指导后续330kV^1100kV交直流工程设计、规范设计文件提供了重要依据。

±1100kV特高压直流输电工程直流线路故障重启动过程非故障极换相失败研究

研究发现由于±1100 k V特高压直流输电工程直流电压和功率的提升以及换流变短路阻抗的提高,一极直流线路瞬时故障会引发另外一极换相失败。针对该现象进行了研究,分析了实际工程中影响换相失败的主要因素,并逐个进行研究和计算,最后从一次系统参数优化(主要包括换流变短路阻抗优化)和二次控制策略改进(主要包括故障极的重启动策略改进和非故障极在故障极重启动期间的关断角控制策略改进)2个角度提出了适用于±1100 k V特高压直流输电工程抵御换相失败的措施。

1100 kV直流SF6气体绝缘穿墙套管电场仿真分析

国产1100 kV直流SF6气体绝缘穿墙套管首次采用双层内屏蔽结构。为此,提出了1种气体电流密度计算方法用于仿真直流电压下的套管电场分布,对工频和直流电压下分别采用单层和双层内屏蔽结构时的套管电场分布进行了仿真分析,探讨了双层内屏蔽结构的电场调控能力,仿真分析了气体电离对电场分布的影响。结果表明:直流电压下套管外部表面电场分布不受内屏蔽电极配置方式的影响,但双层屏蔽结构相对于单层屏蔽结构能够减小套管内部电极的表面场强;套管外部空气电离达到一定程度后将引发屏蔽环表面起始的闪络,内部SF6气体电离达到一定程度后则更容易发生电离区附近的套管表面电晕放电。

±1100kV直流输电工程直流滤波器方案研究

文中分析了±1 100 kV特高压直流输电工程换流器在直流侧产生的谐波的特点,根据现有的工程参数计算出了换流器在直流侧产生的谐波电压,并将计算结果与±800 kV高压直流输电工程做了比较。文中以规划的±1 100 kV特高压直流输电工程为例,对换流器在直流极线和地极引线上产生的等效干扰电流进行了计算。通过对多种直流滤波器配置方案的滤波性能进行试算,最终给出了推荐的直流滤波器配置方案,该方案满足滤波性能限制要求并且造价较低。文中同时计算出了该配置方案下直流极线和地极引线上的最大等效干扰电流:双极2 728 mA,单极5 882 mA。文中的研究结果对最终确定实际工程直流滤波器方案具有一定的参考作用。

±1100kV特高压直流分层接入后受端电网稳定特性及控制措施

昌吉—古泉±1100 kV特高压直流(以下简称"吉泉直流")分层接入受端华东电网后,将给华东交流电网的运行带来新的安全稳定问题。为此,该文针对吉泉直流分层及单层接入两种不同方式,对直流近区潮流、分层接入直流短路比及电压波动特性进行了比较;分析了不同故障下吉泉直流分层接入后受端电网的稳定特性,并提出了相应的安全稳定控制策略,保障了华东电网的安全稳定运行。

±1100 kV昌吉换流站与±800 kV天山换流站共同作用的直流偏磁问题研究

针对±800 kV天山—中洲特高压直流输电工程和±1100 kV昌吉—古泉特高压直流输电工程同时以单极大地方式运行时,新疆电网内厂站面临的变压器直流偏磁风险,提出了研究方法和应对策略:首先,利用电磁测深对两接地极周边土壤进行了冬夏两季实测,在实测的土壤电阻率基础上构建了两接地极同时作用下的电网直流电流分布模型;其次,对新疆电网直流偏磁风险进行仿真计算分析,发现不同季节土壤电阻率不同,且冬季直流偏磁风险较大,两双接地极同时注入直流时,原本没有直流偏磁风险的厂站也会存在风险;最后,提出了直流偏磁治理的防范方法与策略。文中方法和研究结论可为同类工程提供参考,具有一定的理论和实际的借鉴意义。

30 mm重冰区±1100 kV特高压直流线路设计

昌吉—古泉特高压工程是世界上首个±1100 kV特高压直流输电工程。线路于陕西省境内翻越秦岭高海拔重冰区,最高海拔达到2500 m,设计覆冰厚度达到30 mm,该区段线路设计方案的可靠性及合理性成为整个工程设计的难点和关键之一。结合昌吉—古泉±1100 kV特高压直流输电工程成功的设计经验,对30 mm重覆冰区段的导地线选型、绝缘子选择及配置、塔头空气间隙、防雷保护、金具及绝缘子串、杆塔型式、杆塔荷载等关键设计方案进行了论证和分析。30 mm重冰区关键设计技术的研究成果可为后续特高压直流重冰区线路工程设计提供参考。

±1100 kV特高压直流输电线路工程架线施工技术研究

昌吉-古泉±1 100 kV特高压直流输电线路工程,首次将电压提升到±1 100 kV电压等级,导线金具重量都与±800 kV线路有着质的差别,施工工艺、施工工器具等都需根据要求作出适应性改变。针对±1 100 kV级特高压工程塔型结构不同于±800 kV级特点,故对绝缘子悬挂、滑车布置、"一牵2"走板及展放牵引连接方式、840 kN耐张串吊装、导线开断施工、直线转角塔附件、孤立档及耐直耐弧垂控制等关键施工技术开展了研究。

±1100 kV换流站直流场防雷设计研究

±1100 kV是特高压直流输电工程中的全新电压等级,±1100 kV换流站设计尤其是换流站中直流场的设计面临许多全新的挑战。这里对防雷设计的方法进行了对比研究,确定使用滚球法进行防雷设计,同时提出了击距系数的取值,确定了直流场各个区域的击距。提出了±1100 kV换流站直流场防雷具有4个方面的特殊性:较大的空气净距要求与相对较小的雷电击距的矛盾;小雷电流保护区域范围扩大;直流场空间受限;难以确定"危险剖面"。通过上述研究提出了适用于±1100 kV换流站直流场,利用空间上多根相交或不相交的避雷线及耐受雷击较强的导体联合保护,构建一种具有空间层次结构的防雷方案。并提出了采用三维建模进行工程校验。

±1100 kV特高压直流接地极极环施工工序优化

昌吉—古泉±1100 kV特高压直流输电工程为目前世界上电压等级最高的直流线路。其古泉±1100kV特高压换流站配套接地极也是目前世界第一的接地极项目,其极环占地面积大、施工工艺要求高、施工环境复杂,对施工组织、工序流程、环境保护等均需进行优化。总结了古泉换流站接地极施工的工序流程,环保措施等方法,可供类似工程予以参考。