±800 kV特高压直流穿墙套管地震模拟振动台试验研究

特高压直流穿墙套管是换流站中的重要设备。为评估特高压穿墙套管的抗震性能及地震作用下的响应特征,对±800 k V足尺仿真穿墙套管模型进行了地震模拟振动台试验研究。通过白噪声扫频试验获得了套管的动力特性。通过不同地震动输入,研究了穿墙套管在不同地震动和加速度峰值输入下的响应,获得了穿墙套管关键位置的位移、应变及加速度响应。结果表明,在目标峰值地震动作用下,穿墙套管顶端位移及根部应力较大,外套筒与中间导电杆间的相对位移也较大。在对特高压换流站穿墙套管进行抗震设计时,应注意与之相连的母线冗余度以减小母线对套管的牵拉作用,采取措施提高穿墙套管的应力安全系数,优化套管内部结构以限制其导电杆与外套筒的相对位移。

800kV特高压直流穿墙套管故障分析

±800kV云广特高压直流工程的800kV直流穿墙套管投运3年后频繁出现故障,为分析故障的原因,对3支套管进行了解体检查,发现出现不同故障的共同原因均为套管户外端与户内端连接的锁紧环螺纹磨损。磨损产生的金属粉尘附着于套管短尾端,引起介损增加,严重时造成绝缘下降,电流击穿末屏接地点形成放电。同时螺纹磨损造成户外端与户内端连接紧固力下降,表现为套管直流电阻增大。针对故障原因,对套管结构提出增加径向锁紧的定位销的改进设计和对套管预防性试验项目增加直流电阻测试的改进建议。

±800 kV特高压直流穿墙套管抗震性能研究

为评估某工程800 kV特高压直流复合穿墙套管的抗震性能,在有限元软件ABAQUS中建立复合穿墙套管和全钢阀厅的整体模型,并通过计算获得了复合穿墙套管设备在地震作用下的加速度、应力和位移响应。研究发现:穿墙套管底部的阀厅结构对地面运动的加速度峰值有一定的放大作用,放大系数在1.5~3.0之间。复合穿墙套管在0.4 g加速度峰值的地震波作用下其根部应力处于容许应力范围内,但套管顶部的位移达到86~96.7 mm。对于复合穿墙套管设备,应结合支撑结构阀厅的放大作用及复合套管的应力和位移响应综合判定其抗震性能。

±800 kV特高压直流穿墙套管的地震易损性分析

为评估某±800 kV特高压穿墙套管的抗震性能,本文建立了穿墙套管-阀厅体系有限元模型,并对其进行了动力特性和地震响应分析,采用多样条的易损性分析方法,从强度和变形两方面拟合得到了穿墙套管不同损伤状态下的易损性曲线。结果表明:阀厅结构会影响套管的动力特性;穿墙套管根部截面的应力响应和绝缘芯子端部截面的相对位移响应较大,是抗震的薄弱位置;户外段套管根部的地震易损性最高,绝缘芯子端部地震易损性次之,户内段套管根部地震易损性较低。评估穿墙套管抗震性能时不能忽略阀厅的影响;应采取措施降低户外段套管根部的应力响应以提高其抗震性能;同时应评估由于穿墙套管内部结构与外部套筒间相对变形过大对电气功能的影响。

±800 kV滇西北特高压直流工程穿墙套管抗震性能研究

在高海拔、高地震烈度地区,良好的抗震性能是特高压直流穿墙管研制和运行的关键。针对滇西北特高压直流工程送端新松换流站9度地震烈度设防要求,为解决穿墙套管的抗震性能难题,评估穿墙套管的抗震性能,建立了新松站±800 kV穿墙套管及阀厅的有限元模型并进行地震响应分析。仿真结果发现设备应力响应较大,为增加应力安全裕度,提高设备抗震可靠性,提出了在穿墙套管根部布置金属摩擦阻尼器的减震方案,以提高套管整体抗震性能。同时根据仿真计算结果设计和研制了开展振动台试验所用的套管支架,对工程供货直流穿墙套管真型设备开展振动台试验研究,对比安装阻尼装置前后的直流穿墙套管地震响应发现:该方案可有效降低穿墙套管的地震响应,其最大应力和最大相对位移分别下降39.2%和71.3%,应力安全系数由1.53提高至2.52,显著提升了直流穿墙套管的抗震性能,满足滇西北工程抗震技术要求。

特高压直流穿墙套管故障的振动监测研究

特高压直流穿墙套管是我国电网的卡脖子技术之一。目前不仅其核心设计与制造技术存在较多难点有待攻克,其设备运行的状态监测技术也是一个难点问题。为此,在分析特高压直流穿墙套管的结构和常见故障的基础上,探索了振动法在特高压直流穿墙套管故障在线监测领域的应用,并开展了理论仿真研究,发现当特高压直流穿墙套管的外绝缘或内绝缘发生损伤时,套管的基础特征频率有明显改变。随后对800 kV级特高压直流穿墙套管的电容芯子开裂和硅橡胶伞裙破裂开展了故障模拟和振动测试,结果表明不同故障状态下套管的基础特征频率有较大差异。因此采用振动监测技术可有效实现对特高压直流穿墙套管故障的甄别,可为特高压工程建设和运维人员提供技术参考。

±800kV直流穿墙套管回路电阻异常原因分析及处理方法

针对某特高压换流站±800 kV直流穿墙套管回路电阻异常情况,结合套管内部连接结构,对该套管进行了解体分析,重点对连接部位开展了检查、成分分析及受力分析等。结果表明,该穿墙套管内部户内外段各有两处相同连接部位因受力不均引起过热,导致回路电阻出现超标等异常情况,同时发热使SF_(6)气体分解并与银、铝等金属发生反应形成污染物。文中结合解体及分析提出了更换组部件及重新镀银等处理方法,对同类型穿墙套管提出了运维建议及后续改进设计的思路。

特高压直流穿墙套管绝缘支柱在高地震烈度下的机械应力仿真

特高压直流穿墙套管由于其结构细长,在地震中极易受损,然而其内部支柱绝缘子的受力情况未见报道。此外,新型陶瓷材料作为高机械强度的绝缘材料,具备替代环氧材料的应用潜力。为此,该文首先设计了3种基本形状的陶瓷绝缘支柱。其次,通过有限元法计算了9级地震烈度下纯SF_(6)气体绝缘直流穿墙套管中绝缘支柱的应力分布,基于静力法分析了绝缘支柱的受力情况。最后,对比了新型陶瓷支柱与现有环氧支柱的裕度。结果表明:陶瓷支柱中凹线形结构的应力最小,分布最均匀。应力主要在顶部和底部金属嵌件附近的圆弧位置处集中,分别由竖直方向和水平方向的载荷引起,最大应力为105.1 MPa。由于新型陶瓷材料具备了优异的机械强度,地震工况下陶瓷支柱的裕度显著大于环氧支柱,为2.85。因此,相比于环氧支柱,陶瓷支柱可以提供更好的机械支撑,可以为高烈度地震区中SF_(6)气体绝缘设备内部的绝缘支柱的选择和研制提供参考。

±1100 kV特高压直流穿墙套管交、直流局部放电试验净空区域优化

为准确测量±1 100 kV特高压直流穿墙套管交、直流试验电压下的局部放电量水平,验证其绝缘设计、材料选型、制造工艺的合理性,提出了低背景干扰的局部放电试验净空区域优化方法;利用电磁屏蔽试验空间内穿墙套管试验布置的有限元仿真模型计算了交流1 273 kV和直流+1 683 kV下的空间电场分布;通过测量接地尖端电极交流局部放电量、高电位均压环直流局部放电脉冲,得到了用于±1 100 kV直流穿墙套管交、直流局部放电试验净空区域优化的基准场强;通过对比净空区域优化前后局部放电背景干扰水平,验证了所采用的交、直流局部放电试验净空区域优化方法的正确性。研究结果可为有限电磁屏蔽试验大厅内特高压直流设备交、直流局部放电试验干扰信号识别和抑制提供方法和依据。

特高压直流穿墙套管在±800kV换流站中的应用

特高压直流定位于大型能源基地的远距离、大容量外送,西南水电基地、东北、西北等煤电、风电基地和跨国电力通过直流输送。特高压直流穿墙套管作为换流站直流场和阀厅的连接设备,在整个直流输电工程中处于"咽喉"位置。±800kV及以上电压等级产品的核心技术,只有西门子、ABB、阿尔斯通等少数公司掌握。我国已正式投运的三条±800kV特高压输电线路和正在建设的两条±800kV特高压输电线路,所用穿墙套管都是国外公司生产。国内套管企业必须加快特高压直流穿墙套管的研制力度,研制出具有自主知识产权的国产特高压直流穿墙套管,支撑我国特高压直流输电工程的规模化建设。

±800kV柔性直流穿墙套管温升特性研究

通过材料特性研究、三维建模计算和验证试验,研究了特高压柔性直流穿墙套管交、直流等效电流下的温度分布特性,分析了仿真计算与实测温度分布之间的关系。

±800kV充气式直流穿墙套管通过试验考核为我国特高压直流输电发展起到助推作用

【本刊讯】近日,由中国西电自主开发的新产品±800kV充气式直流穿墙套管,在国家高压电器质量监督检验中心一次性顺利通过全部型式试验考核.该新产品属国家能源应用技术研究及工程示范项目.根据穿墙套管标准要求,样机全部试验项目多达24项,且所有试验项目均要在规定试验档期内完成.为此,项目组积极与试验中心协商制定最佳试验顺序,减少变压器倒线次数,保证了试验的连续性.

特高压交流试验基地环境气候实验室800kV穿墙套管一次性安装成功

2008年7月21日下午，特高压交流试验基地环境气候实验室800kV穿墙套管一次性安装成功。至此，环境气候实验室所有功能设备全部到位，工程建设即将收尾。

±1200 kV特高压直流穿墙套管抗震性能分析

为评估特高压穿墙套管的抗震性能,建立了某型1200 kV特高压穿墙套管仿真模型,针对该模型进行了动力特性分析,并通过时程计算方法获取地震下穿墙套管的加速度、位移及应力响应,分析其加速度放大系数以及根部应力峰值。基于结构地震响应研究了谱放大系数曲线及其峰值影响因素,进一步分析了法兰加劲肋和安装板厚度对地震响应的影响。研究表明:在地震波反应谱平台段内,穿墙套管顶部加速度存在明显放大效应,轴向谱加速度放大系数峰值出现在安装板面外变形模态频率附近。法兰加劲肋的设置可有效降低穿墙套管轴向加速度峰值,并减小安装板和法兰根部的应力峰值。随着安装板厚度的增加,穿墙套管轴向加速度峰值和安装板的应力峰值均减小,且随着板厚越大降低幅度逐渐平缓。

±800kV直流穿墙套管安装和现场试验关键技术研究

±800kV直流穿墙套管是特高压直流输电的关键设备之一,±800kV云南—广东特高压直流输电工程中的特高压直流穿墙套管在世界范围内属于首次研发和使用。介绍了±800kV直流穿墙套管的结构及其主要技术参数,给出了套管及其空心复合绝缘子的技术要求,重点阐述了套管的安装及现场试验,对直流耐压试验过程中出现的贯穿性闪络放电问题进行了阐述并从套管的外绝缘裕度、环境条件以及均压环的配置等方面分析了原因,介绍了其在新工程中外绝缘裕度的改进措施,为特高压直流穿墙套管的设计、制造提供依据。

特高压直流穿墙套管–阀厅体系地震响应及抗震性能提升措施

为评估阀厅对特高压(UHV)直流穿墙套管地震响应的影响,以及对穿墙套管–阀厅体系抗震性能进行优化,建立了特高压直流穿墙套管–阀厅体系的有限元模型,获取了体系在地震激励下的响应特征;建立了穿墙套管–阀厅体系的振动力学模型,分析了不同振动分量对穿墙套管地震响应的影响。结果表明:阀厅结构对穿墙套管地震响应有较大的放大作用,阀厅山墙侧向振动对套管地震响应的影响显著。对阀厅结构进行了加固后,套管地震响应减小。对阀厅侧向刚度的增强能显著改善特高压穿墙套管–阀厅体系的抗震性能。

±1100kV直流SF_6气体绝缘穿墙套管支柱绝缘子电场分布特性分析

特高压直流穿墙套管作为换流站中连接阀厅和直流场的唯一通道,是承载系统全电压、全电流的核心设备。作为换流站的核心设备,其安全稳定运行关系到整个系统的可靠性。中国某1100 kV直流穿墙套管采用V型结构,由户内和户外两个空心复合绝缘子通过穿墙而过的气体绝缘管道连接而成,气体绝缘管道内部垂直安装两个支柱绝缘子。根据气固绝缘系统的非线性电导模型,考虑了气体内部载流子的产生、复合、迁移及扩散的物理过程,计算了1100 kV穿墙套管内部气体绝缘管道的支柱绝缘子在直流电压下的电场分布,并比较了线性电导模型与非线性电导模型之间的差异。同时,计算了电热耦合条件下的绝缘子暂态电场分布。研究结果可为气固绝缘系统电场计算提供模型选用依据,对绝缘结构设计具有参考意义。

关于特高压换流站直流穿墙套管故障的典型案例分析

本文通过对中州站和金华站两起由于直流穿墙套管故障导致单极闭锁的案例进行简要分析,提出了一种增加特高压换流站换流器保护区域的方法。

±1100kV直流穿墙套管研制成功 突破特高压直流输电瓶颈

由中国电力科学研究院联合西安交通大学、清华大学、平高集团有限公司、西安西电高压套管有限公司等单位共同完成的“±1000kV级直流SF6气体绝缘穿墙套管核心技术研究及装置研制”项目在±1100kV直流穿墙套管研制方面取得重要进展，突破了套管材料、设计、工艺及试验等一系列关键技术，属国内首创，达到国际领先技术水平。

±800kV直流穿墙套管耐压试验发生外闪原因分析及改进措施

为找出某特高压直流输电工程中,其高压端阀厅直流侧800 kV穿墙套管在进行直流耐压试验过程中发生外闪的根本原因,并研究应对措施,通过结合现场试验实际情况,借助有限元算法对其进行分析。分析结果表明:由于该型特高压直流穿墙套管原均压环结构不合理,造成其表面场强分布极不均匀,尤其法兰与绝缘外套连接处电场强度过高,非常接近空气击穿场强,在其表面有一定污秽和湿度较大的情况下,借助960 kV特高压直流试验电压非常强的累积效应,就形成了贯穿性外闪放电。据此,提出相应的改进措施,即在该型特高压直流穿墙套管的法兰与绝缘外套连接处加装1个相同的均压环,并适当调整均压环的罩入深度。通过有限元算法对此措施进行验算,结果表明:采用这种改进措施会使得其外部场强分布得到根本性改善,大大提高其运行可靠性。