±660kVHVDC大跨越输电线路绕击耐雷性能研究

±660 kV高压直流输电线路是世界上首条该电压等级的线路,大跨越段是耐雷性能比较薄弱的部分,因此有必要对其耐雷特性进行更加详细的研究。笔者利用改进的EGM,考虑雷电对导线、地线和大地三者击距的差异、风偏影响、地形影响和导线工作电压影响等,对中国±660 kV高压直流输电线路的大跨越段进行了绕击耐雷性能分析。仿真结果表明,随着地面倾角的增加,导线工作电压对绕击跳闸率的影响减小,但不容忽视,因此计算中必须考虑导线工作电压。随着风速和地面倾角的增大,绕击跳闸率呈加速度增长。当地面倾角大于20°,风速大于20 m/s时,大跨越线路的绕击跳闸率超过指标要求0.1次/(100 km.a)。鉴于大跨越线路大都处于地理和气候条件恶劣的地方,因而要加强线路的雷电防护措施,从而提高大跨越线路的绕击耐雷性能。

±660kV HVDC输电线路典型杆塔绕击性能评估

±660 kV高压直流输电线路是世界上首条该电压等级的线路,对其耐雷性能研究至关重要。已有研究表明改进的EGM是所有计算线路绕击跳闸率模型中较为精确的模型。利用改进的EGM,考虑雷电对导线、地线和大地三者击距的差异、风偏影响、地形影响和导线工作电压影响等,基于典型杆塔对我国±660 kV高压直流输电线路进行绕击性能分析。仿真结果表明,在相同地面倾角时,考虑导线工作电压的绕击跳闸率大约是不考虑导线工作电压的2倍,因此计算中必须考虑导线工作电压。随着风速和地面倾角的增大,绕击跳闸率呈加速度增长。当地面倾角大于20°,风速大于20 m/s时,杆塔为ZP2711的线路绕击跳闸率超过指标要求0.1次/100 km.a,因此ZP2711杆塔适用于在内陆平原地区使用。而JP2711杆塔在地面倾角小于30°,风速小于30 m/s时绕击跳闸率都达标,因此可以在沿海以及山区地带选用。

海上风电用±550 kV直流GIS过电压与绝缘配合研究

海上风电经柔性直流送出已成为风电消纳的重要途径。直流气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)用于海上风电换流平台,可以降低整体海上换流站平台体积及设备造价,降低了海上设备的运维成本。围绕海上风电用±550 kV直流GIS的过电压与绝缘配合进行研究,首先确定柔直系统的结构与参数、控制保护策略和避雷器配置方案,进而通过仿真获得最大过电压水平,对于不同运行方式下故障极与非故障极的直流极线过电压进行分析,最后明确±550 kV直流GIS中避雷器参数与±550 kV直流GIS设备的绝缘水平要求。

±660kV直流换流站阀厅内金具表面电场数值求解

针对我国特有的±660kV的电压等级下的阀厅全模型的金具电场计算,采用静电场瞬时加载法,首先根据±660kV换流站阀厅换流变压器设备参数,通过MATLAB仿真得到阀厅内部主要设备在额定功率以及轻载功率下的电位波形,选取比较典型的16组数据进行数值求解,从而得到相应情况下阀厅内部场强最大值以及场强变化曲线。计算结果表明,在当前设计方案及电位加载方式下,阀厅内部金具表面最大场强符合直流阀厅内部电场控制要求。该数据为阀厅的设计规划提供了可靠支撑,具有重要指导意义。

±660kV宁东-山东直流输电工程交流滤波器暂态额定值计算

换流站交流滤波器用以滤除换流器产生的谐波,并补偿换流器运行中吸收的无功功率。为了保护交流滤波器中的电抗器和电阻器设备,需要配置适当的避雷器。根据工程规范书要求,用最恶劣的运行条件计算了±660kV宁东-山东直流输电工程交流滤波器电容、电抗、电阻等元件和避雷器的暂态电压、电流情况,确定了避雷器的配置参数及各元件设备的绝缘水平。结果表明:通过合理的配置避雷器,可以将大部分元件端子的操作冲击耐受水平限制在350kV以下,能够有效地降低工程造价。提供的数据为±660kV宁东-山东直流输电工程交流滤波器设备的设计和制造提供了重要的依据。

±660kV中蒙直流工程送端孤岛运行方式最小功率启动研究

直流输电系统为快响应特性系统,且存在最小电流运行方式对应的最小输送功率,以保证直流系统正常换相不发生断流现象;火电机组有慢响应特性,达到额定功率需要较长时间,因此送端孤岛运行方式下直流解锁过程与火力发电厂机组特性要相互协调配合。对送端系统孤岛运行方式下±660kV中蒙直流系统最小启动容量的选择和影响因素以及解锁过程进行了分析,提出需要注意直流解锁过程中引发的自励磁现象,结论可为规划阶段送端电源组织方式和投产后系统运行方式的制定提供参考。

±660kV直流同塔双回输电线路带电作业试验研究

为确定±660kV同塔双回直流输电线路带电作业安全距离、组合间隙以及安全防护等技术要求,结合实际工程需要,采用仿真计算和模拟试验的方法,得到了线路带电作业最大操作过电压水平。在此基础上,通过1:1模拟塔试验,确定了在海拔500、1000、1500、2000m的高度下,±660kV同塔双回直流输电线路带电作业典型工况下不同作业位置的最小安全距离,得出了带电作业人员进入等电位时的最小组合间隙。通过计算分析,研究了±660kV直流输电线路带电作业人员体表电场强度和电位转移过程中的脉冲电流水平,提出了±660kV直流带电作业屏蔽服的基本技术参数。该研究为±660kV直流同塔双回输电线路带电作业工作的开展提供了技术依据。

±660kV直流输电线路的导线选择

导线选型是超高压输电线路设计的关键技术之一,对线路的输送容量、传输性能、电磁环境以及输电线路的技术经济指标都有很大的影响。为经济合理地选择导线截面、导线结构和极导线布置,针对9种±660 kV直流输电线路的导线方案,采用广泛使用的计算分析方法,从电流密度、电场效应、电晕损失、无线电干扰及可听噪声等方面阐述各种导线方案的电气特性,并采用最小年费用法对导线方案进行经济性比较,确定宁东—山东±660 kV直流输电线路的极导线结构方案。建议在2 000 m以下的低海拔工程中,双回路采用6×LGJ-630/45导线方案,分裂间距45 cm;单回路采用4×LGJ-800/55导线方案,分裂间距45 cm。

宁东—山东±660kV直流输电工程晶闸管阀运行试验

为追求更高的传输效率及传输容量,特高压直流输电工程在我国电网中的应用越来越广泛。晶闸管阀作为其中的关键设备之一,必须通过完备有效的型式试验,以确保阀的设计是正确的。在IEC 60700-1标准的基础上,通过对现有运行试验电路的深入调研,开发了一套新的运行试验装置,并将其应用到宁东—山东±660 kV直流输电工程,试验结果表明该工程晶闸管阀的研发是成功的。

不同海拔地区同塔双回±660kV直流线路杆塔空气间隙距离的选择

同塔双回±660kV直流输电工程直线塔布置型式在国内外尚属首次,其冲击放电特性与以往±500kV单回I串水平排列、±800kV单回V串水平排列时的冲击放电特性有很大差别。为解决我国宁东—山东同塔双回±660kV直流工程杆塔空气间隙的选择和海拔修正问题,首先利用真型模拟塔头,对V型绝缘子串在不同夹角下的操作冲击和雷电冲击放电特性进行了试验研究,然后分别在低海拔地区(北京)和高海拔地区(西宁),对±660kV同塔双回直线塔头进行了冲击放电特性试验,得到了海拔2000m及以下地区的海拔校正系数。最后,结合宁东—山东直流输电工程的实际情况,在1.8pu操作过电压下,对于海拔1000m及以下地区,±660kV同塔双回塔头的上层空气间隙距离建议为4.8m,下层空气间隙距离建议为4.9m;当海拔为2000m时,这2个距离分别建议为5.4m和5.5m。

西北电网外送暨宁东—山东±660kV高压直流联网示范工程浅议

分析了西北与华北电网宁东—山东±660 kV高压直流输电工程中的近10项"世界第一"技术创新特点,从系统联网角度阐述了该工程建设的经济和社会效益。根据国家"西电东送"战略要求,通过国家电网的统一规划、建设和调配,西北750 kV骨干电网作为"三华"送端电网的格局已经形成,该直流联网示范工程将西北黄河上游水电、宁东火电打捆外送,对于西北地区煤电、水电、风电等能源大规模外送具有显著的示范作用,将实现更大范围的能源资源优化配置与利用。

特殊污秽环境下±660kV直流线路铵盐积污特性

银东直流线路是我国自主研发的首条±660kV电压等级的高压直流线路,自投运以来1894号耐张塔多次发生异常放电事故。为了分析1894号杆塔异常放电的原因并得到铵盐的积污规律,对银东线上事故杆塔和参照杆塔的污秽度和污秽成分进行了测量与分析。结果表明:事故杆塔1894号的绝缘子污秽成分中实际运行状态下的等值盐密值最大且上、下表面污秽分布最为均匀,为造成其异常放电的主要原因。污秽成分中铵盐占比表现为沿绝缘子串呈U型分布,且下表面占比高于上表面,极II侧占比高于极I侧,复合绝缘子表面铵盐占比高于钟罩形绝缘子。

±660kV直流1000mm^2大截面导线架设技术探讨

大截面导线对节能降耗,建设"资源节约型、环境友好型"电网具有重要意义,西北(宁东)—华北(山东)±660 kV输电线路采用4×JL/G3A-1000/45导线方案经济上合理,技术上先进。针对1 000 mm2大截面导线结构和架线技术与扩径导线的不同,主要介绍架线设备的选型、张力放线、导线压接、紧线和附件安装等施工技术要点及施工注意事项。实践证明,采用"一牵四"方案架设1 000 mm2大截面导线,作业安全、高效、环保。

±660kV直流输电系统故障对系统稳定性的影响

为验证宁夏电网±660 kV直流输电系统双极闭锁后安稳装置控制策略的正确性及安稳装置切机后对系统稳定性的影响,采用电力系统全数字实时仿真系统(Advanced DigitalPower System Simulator,ADPSS)进行故障仿真,仿真过程中,安稳装置动作可靠,系统保持稳定运行。仿真结果表明:安稳装置动作后,直流系统附近各线路电压在短暂波动后均恢复平稳,线路无过载现象。

采用双变压器并联解决±660kV超大容量换流变压器的运输和制造的可行性

文章讨论了采用双变压器并联解决±660 kV超大容量换流变压器的运输和制造的可行性,主张采用2台换流变压器并联组合方案,以成熟技术制造超大容量换流变压器。文中对换流变压器的参数选择和2台换流变压器并联组合方案的优缺点做了分析;对并联换流变压器与阀厅的连接布置方式提出了建议。

±660kV直流输电线路反击耐雷性能研究

在现有输电线路防雷研究成果的基础上,基于ATP-EMTP建立了计算±660 kV直流输电线路反击耐雷水平的模型,模型中杆塔采用多波阻抗模型,绝缘子闪络判据采用相交法,雷电波采用双指数波形,考虑导线电压的影响。所建模型经过验证后,首先分析了杆塔高度和接地电阻对输电线路反击耐雷水平的影响,然后以±660 kV输电线路典型塔形ZP2711为例分析了雷电反击对塔顶电位以及绝缘子两端电压的影响。研究表明,降低冲击接地电阻比降低杆塔高度能更有效地减小线路的反击耐雷水平,±660 kV线路在普通地形段的耐雷水平达232 kA,在大跨越段耐雷水平降低到175 kA,因此在大跨越段应加强接地电阻排查,以防由于接地电阻增大进一步降低线路的耐雷水平,从而引起反击闪络。

±660kV阀厅金具采购技术规范研究

阀厅金具是连接阀厅内电气主设备的金属部件,是确保阀厅安全稳定运行的重要保证之一。高压直流工程的特点决定了阀厅金具的技术条件需要根据阀厅的实际布置和工程条件而提出。依托±660 kV宁东—山东高压直流输电示范工程,结合换流站阀厅金具的用途和功能,提出±660 kV阀厅金具采购技术规范,主要包括阀厅金具的基本使用条件、阀厅金具的一般要求、分类要求、试验要求,可作为阀厅金具的设计、生产、试验的指导性规范,供后续工程借鉴。

±660kV直流输电系统单极运行方式下过电压研究

以宁夏电网2010年宁东-山东±660 kV直流输电系统单极运行方式为基础数据,应用电力系统全数字仿真系统(ADPSS),建立包含直流输电工程在内的局部电磁暂态模型,通过机电-电磁混合仿真计算,研究当发生交流故障、直流故障时,系统各中枢点电压情况、主要输电线路功率变化情况、直流系统电压情况以及直流线路功率变化情况,重点对直流附近区域过电压的情况进行分析。

±660kV直流复合绝缘子的研制

介绍了±660 kV直流复合绝缘子硅橡胶配方优化设计、均压环优化设计,原材料选用与处理以及其它新技术和新装备的应用情况。对复合绝缘子的伞裙进行优化设计后,不仅改善了其直流污闪特性,明显提高了单位绝缘距离的污闪电压,而且能够在减少积污、提高耐湿闪能力方面起到积极的作用;加装所设计的均压环后,能有效的抑制起晕场强,满足不起晕的要求;采用优化的硅橡胶配方显著提高了硅橡胶伞裙护套的工艺性能、耐漏电起痕性能和憎水性;改进HTV密封设计和选用芯棒新材料能够为产品长期安全运行提供可靠保证;试验结果表明,研制的±660 kV直流棒形悬式复合绝缘子系列产品能够满足±660 kV直流输电线路的使用要求。

±660kV直流输电带电作业安全距离的试验研究

宁东-山东±660 kV直流输电示范工程是世界首条±660 kV电压等级直流输电工程,结合工程实际,在详细介绍试验条件的基础上,对各种工况下的带电作业安全距离进行试验研究,并根据不同作业位置安全距离的放电特性,结合线路相地过电压倍数,计算得到海拔2 000 m以下地区±660 kV直流输电线路带电作业最小安全距离和最小组合间隙。所得研究结论可为±660 kV直流输电线路上开展带电作业提供依据和技术支撑。