基于UHV-FTRTPS的特高压交流变压器局部放电试验技术

我国特高压交流变压器局部放电试验的电源大多采用中频发电机组,具有配套装置多、笨重不便操作等缺点。为此,提出了一种基于调频式谐振特高压试验电源(UHV-FTRTPS)的特高压交流变压器局部放电试验方法。该方法试验电源的功率放大器件主要为模拟功率放大器,通过计算与分析高压补偿电抗器的损耗、试验电路的附加损耗、被试特高压交流变压器空载损耗、中间升压励磁变压器损耗得出试验电源的总容量,并以减少试验回路总损耗为目标,确定了试验电源输出电压信号的频率调节范围;同时依据被测试特高压交流变压器现场加压时间和步骤,提出了中间励磁升压变压器台数及档位的2种选择方式;针对试验过程中试验电源输出电压信号中出现的自激振荡干扰和电磁干扰,提出了增加信号屏蔽措施和RC输出滤波器的解决方法。依据理论分析和计算得出了试验电源的总容量≥600 k W,确定了试验电源输出电压信号的频率调节范围为140~155 Hz。现场试验结果表明,被测试特高压交流变压器的局部放电量≤500 p C,验证了提出的局部特高压交流变器局部放电试验方案的正确性、有效性。

超、特高压交流线路反时限零序过流后备保护的整定建议

针对国家电网“六统一”线路保护装置,提出了超、特高压交流线路反时限零序过流保护的整定原则。反时限零序过流保护在保证灵敏性方面并无困难,整定原则的核心问题是解决选择性和速动性的矛盾。根据该保护的原理和逻辑提出了转折电流的概念以及接地距离保护与反时限零序过流保护的配合原则;充分考虑配合时间定值和最小时间定值对保护动作特性的影响,综合超、特高压电网实际短路电流水平和接地距离保护的过渡电阻耐受能力,将反时限零序过流保护低电流区的选择性与接地距离保护高电流区的选择性进行结合,提升了对接地故障全域电流范围的选择性切除能力;提出了方向元件投退原则。通过对某省级电网进行算例分析,验证了整定原则的有效性,该整定原则已经在实际电网中进行了应用。

计及特高压交流工程建设的区域碳减排测算及分摊

在“双碳”目标下,特高压交流工程凭借其先进的技术手段,在消纳清洁能源、降低传输损失方面将发挥更大作用,但对特高压交流工程减碳效益的研究较少。以负荷落点区域为研究对象,提出了特高压交流工程运行减碳效益的量化方法。首先,对送受两端电力潮流分布进行模拟计算,确定输电通道潮流比例;其次,对电源区域进行电量平衡分析,确定工程输送清洁能源电量,结合碳排放因子测算负荷区域碳减排量,利用Shapley值根据贡献度计算工程的减碳效益;最后,以实际工程为例进行算例分析。结果表明,特高压交流工程能够通过提升清洁能源消纳能力减少碳排放。

特高压交流金属氧化物避雷器雷电冲击绝缘配合特性研究

研究了特高压交流金属氧化物避雷器的雷电冲击绝缘配合特性。选取Y20W-828氧化锌避雷器和XWP-300盘型悬式陶瓷绝缘子串作为试验样品,HRHG-2400 kV/120 kJ型号的雷电冲击电压发生器作为试验装置,并设定正负极性雷电冲击下的避雷器和绝缘子串的放电特性配合与伏秒特性配合两种试验检验方法,通过所选取试验装置依据设定的试验方法,对所选试验样品展开雷电冲击试验检验,试验结果表明,在雷电冲击性质统一的情况下,当绝缘子串的片数不变时,避雷器的串联间隙距离越小,避雷器与绝缘子串的配合系数越高,即避雷器的绝缘配合特性越佳;避雷器与绝缘子串的配合裕度在负极性雷电冲击时比正极性雷电冲击时低,即正极性雷电冲击下避雷器的绝缘配合特性更为理想。

特高压混合三端直流输电系统定功率MMC交流故障穿越策略

送端采用电网换相换流器(LCC),受端采用模块化多电平换流器(MMC)的特高压混合直流输电系统是直流输电技术重要的发展方向之一。在该系统中,各换流站每极均由高、低两个阀组直流侧串联而成。当其受端MMC发生网侧故障时,现有穿越策略或将引起定有功功率MMC阀间均压环节失效,从而导致子模块电容过压的问题。针对该现象,首先梳理了系统在故障工况下面临的主要问题和矛盾;接着,重点针对阀间均压环节失效的内部机理进行了研究,并提出了一种基于有功功率限幅值的站间协调穿越策略,此外,为使其能够较好地适用于不对称故障,采用了一种零序电压注入的方法,以平衡不对称故障下相单元间的桥臂电流直流分量;最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了相关模型,通过仿真对比,验证了本文策略能够兼顾不同受端站的桥臂过流和子模块过压风险,实现交流故障的可靠穿越,并尽可能地提升了故障期间的功率传输能力。

带过渡段塔腿输电塔在1000 kV特高压交流工程中应用研究

特高压交流工程重输电塔基础根开尺寸和作用力均比常规线路大,为满足山区特高压输电线路40°以上陡峭地形要求,推荐采用带过渡段塔腿输电塔。以实际工程设计为背景,采用Midas Gen对自振特性、内力、位移进行计算分析,与SmartTower设计软件对比应用研究,分析结果可验证设计方法的合理性,对带过渡段塔腿输电塔特高压交流工程设计提供设计建议。

特高压交流输电线路雷电流监测

为了掌握特高压(UHV)线路雷击故障的类型以及击于线路的雷电流幅值和极性,进一步优化我国特高压架空输电线路防雷设计,采取了在特高压交流示范工程输电线路上广泛布置磁钢棒的雷击电流监测方法。即在每基塔的塔顶地线羊角处安装引雷针,并在引雷针和杆塔两侧地线上分别布置6个测点,每个测点采用磁钢棒来记录雷击电流,并通过与雷电定位系统相结合提高雷击故障杆塔的定位效率。试验测试和理论分析表明,通过在6个测点安装新研制的具有涡流损耗更小、灵敏度更高、稳定性和线性度更好等优点的新型磁钢棒获取雷电流幅值和方向,可直接判别出线路雷击故障类型;另外,通过与仿真计算相结合,可推算出线路绕击雷电流的幅值以及雷击塔顶和档距中央避雷线的雷电流幅值,从而可以更高效、准确地判别出特高压线路雷击故障的类型以及击于线路的雷电流幅值和极性。

雨雪天气下特高压交流单回试验线段电晕损失实测分析

为了研究特高压交流输电线路在雨天、雪天气象条件下的电晕损失特性,基于我国特高压交流试验基地单回试验线段展开实测研究,采用研制的光电数字化输电线路电晕损失监测系统,实现了试验线段电晕损失全天候条件下实时在线测量,根据监测结果分析不同降雨率及大雪气象条件下电晕损失。研究结果表明,正常运行电压下,特高压交流单回试验线段雨天单相单位长度电晕损失约为20～60 W/m,在大雪气象条件下,根据监测结果,特高压交流单回试验线段单位长度电晕损失最大值为:边相达到53.54 W/m,中相达到62.95 W/m,与等值降雨率推算结果较为符合。电晕损失随降雨率增大呈非线性增长,在大雨条件下逐渐趋于饱和,并初步获得8×LGJ-500/35分裂导线降雨率与电晕损失拟合模型。该试验获得的特高压交流单回试验线段电晕损失实测结果,为特高压交流输电线路导线选型设计及运行经济性衡量提供了参考。

1000kV级特高压交流电晕笼设计关键问题探讨

为了合理选择1000kV特高压交流电晕笼的截面和长度,确保其满足特高压设计的要求,介绍了特高电晕笼的基本原理和结构,对特高压电晕笼的截面和长度等关键参数的设计原则进行了细致的计算和校验,并合国外特高压电晕笼的调研情况探讨了电晕笼设计的关键问题。为了保证电晕效应测量结果的准确性,建议我特高压交流电晕笼采用8m×8m的方形截面,测量段和防护段的长度分别为25m和5m。

特高压半波长交流输电系统经济性与可靠性评估

结合特高压交直流输电技术经济性方面的最新研究成果,采用最小年费用法对特高压半波长交流输电系统和±800 kV特高压直流输电系统2种输电方案的经济性进行方案比较和敏感性分析,给出了特高压半波长交流输电系统的临界经济输送功率和附加控制费用上限,并对特高压半波长交流输电系统和±1 000 kV特高压直流输电系统的输电经济性进行了比较。运用可靠性评估方法对特高压半波长交流输电系统和±800 kV特高压直流输电系统2种输电方案进行了定性和定量的可靠性评估。

特高压直流线路与交流线路同走廊时混合电磁环境的计算

总结了工频电场、合成电场、工频磁场、直流磁场、可听噪声和无线电干扰的标准,提出了交直流同走廊架设时混合电磁环境的合成和评价方法。以上海地区±800kV直流线路与不同电压等级多回交流线路同走廊为例,对混合电磁环境进行了分析计算,包括混合电场、混合磁场、可听噪声和无线电干扰。提出了±800kV直流线路及500kV、220kV交流线路间平行接近距离,给出了各条线路导线对地最小高度,确定了集中规划走廊内建筑物及民房的最小拆迁范围。

1000kV特高压交流大跨越线路设计

1000 kV特高压交流大跨越的建设在我国尚属首次,没有相关技术规定可供参考。为给今后特高压工程建设提供设计参考,结合晋东南—南阳—荆门1000 kV特高压交流试验示范工程汉江沿山头跨越的建设,介绍了我国第1个1000 kV特高压交流大跨越线路的主要设计原则和特点,如导、地线、防振、防舞、绝缘子串片数、绝缘子串及金具、杆塔空气间隙、防雷、杆塔和基础等。示范工程已良好运行超过1年,验证了工程技术及设计原则是可行的。

1000kV交流特高压线路带电作业安全防护研究

为确保1000 kV交流特高压输电线路带电作业的安全进行,进行了安全防护研究。根据1000kV交流特高压线路电压等级高、空间场强大的特点,研制了1000kV带电作业屏蔽服,并按照标准对屏蔽服的衣料和成品性能进行了测试。根据线路实际,进行了登塔过程中人体不同部位的电场强度和等电位时人体不同部位的电场强度及流经人体电流的测量,并进行了进入等电位拉弧试验和脉冲电流测量。研究结果表明,研制的屏蔽服满足带电作业安全防护要求,带电作业时作业人员应穿戴全套屏蔽服,进出等电位时应使用电位转移棒。

交流线路对平行架设特高压直流线路的影响及限制措施

随着电力需求的不断增长以及输电线路走廊资源的紧缺,在一些地区可能出现特高压直流线路与交流线路平行架设或同走廊的情况。根据向家坝—上海南汇±800kV特高压直流主回路参数和规划的1000kV交流线路数据,采用EMTDC程序建立了特高压交/直流输电系统的仿真模型。计算了交/直流线路不同平行架设长度、不同接近距离下特高压直流线路上感应的工频电压、电流。研究了换流变阀侧直流偏磁电流与直流线路工频感应电流的关系,给出了换流变阀侧直流偏磁电流的计算结果。最后对交/直流线路的平行长度,它们之间的接近距离以及抑制换流变压器阀侧直流偏磁电流的措施提出了建议。

1000kV特高压交流试验示范工程单相重合闸研究

对长治—南阳—荆门1000kV特高压交流试验示范工程采用单相重合闸后的潜供电流、重合闸时间、过电压等问题进行了研究。通过仿真计算得到了特高压试验示范工程潜供电流和恢复电压水平,在此基础上对重合闸时间进行了分析,提出了特高压试验示范工程单相重合闸的时间应不低于0.6s。此外对重合闸过程中的清除接地故障过电压、重合闸过电压以及中性点小电抗的过电压问题也进行了分析,操作过电压水平均在允许范围内,中性点小电抗绝缘水平也满足重合闸要求。研究结果与系统调试结果相符。

特高压交流输电线路电晕效应的预测方法,Ⅰ:可听噪声

电晕效应问题是特高压输电关键技术问题之一,是特高压输电线路导线选型的决定性因素。为此,利用特高压电晕笼开展了13种导线的可听噪声试验,获得了单位长不同导线的可听噪声产生功率,分析了导线表面场强、子导线线径、分裂间距和分裂数等因素对导线电晕可听噪声的影响规律。结果表明:导线电晕可听噪声与导线表面场强的负倒数呈线性关系;在相同的导线表面场强下,可听噪声产生功率与子导线线径和分裂数呈线性递增关系,而分裂间距对导线电晕可听噪声水平影响不大。通过多元回归分析方法对试验数据进行统计分析,回归方程和相关系数的显著性分析结果表明回归方程高度显著,且逼近效果好,回归方程各系数也是高度显著的,可对可听噪声产生功率进行有效的预测。最终初步提出了适合我国实际导线情况的导线电晕可听噪声预测公式,为我国特高压输电线路导线选型设计提供参考。

特高压交流同塔双回试验线段雨天电晕损失研究

为了获得特高压交流同塔双回输电线路雨天电晕损失评估的关键数据,采用特高压交流同塔双回试验线段、特高压电晕笼两种试验手段,应用光纤数字化测量方法监测雨天气象条件下特高压交流同塔双回试验线段电晕损失,测量特高压电晕笼人工淋雨降雨率为12、16、20 mm/h条件下8×LGJ-630分裂导线电晕损失。并采用有效电晕损失等效计算方法,对电晕笼与试验线段试验结果进行等效计算分析。电晕笼与试验线段电晕损失基本等效,其误差在±6.5%范围内。研究结果验证了电晕笼分裂导线电晕损失试验结果与特高压交流同塔双回试验线段雨天监测结果的一致性,同时证明了有效电晕损失等效计算方法可以较为准确地将淋雨条件下电晕笼分裂导线电晕损失等效换算成特高压交流线路,研究成果可为特高压交流同塔双回输电线路电晕损失评估提供参考。

利用直流功率调制增强特高压交流互联系统稳定性

特高压交流试验示范工程投运后显著地增强了华中、华北两大电网之间的电力交换能力,但特高压系统的大功率传输也对华中、华北电网联网安全稳定运行提出了更高的要求。利用直流输电系统传输功率的快速可控性,可以为暂态过程中的交流互联系统提供紧急调控手段,起到功率支援和阻尼振荡的作用。为此,对利用华中电网的直流输电系统进行紧急功率支援以提高交流互联系统暂态稳定性以及采用直流调制阻尼特高压线路功率振荡进行了研究。仿真结果表明,利用直流输电系统的紧急调控手段可以减少华中电网的切机切负荷量,增强特高压互联系统的暂态稳定性,并可提高交流系统阻尼,有效地抑制电网区域间的功率振荡。

特高压交流试验基地电晕噪声抑制

为了抑制特高压交流试验基地1000kV变电区域严重电晕放电及其产生的可听噪声,使试验基地可听噪声满足环境标准的要求,测量了1000kV变电区域的电晕可听噪声并观测了电晕放电的发生情况,得出了部分设备、金具设计不合理和施工存在一定缺陷导致严重电晕的结论。提出了诸如增大均压球直径、整理软母线、更换隔离刀闸导杆等措施以减轻电晕及可听噪声。测量结果显示,部分措施实施后,电晕放电得到了有效控制。局部区域的可听噪声降低了约10dB,验证了所提出的优化措施的有效性。同时指出,可听噪声将随基地运行时间的增加而日趋稳定,应深化对均压环电晕的研究。

特高压交流避雷器TOV极限耐受能力试验研究

限制过电压、降低绝缘水平、提高运行可靠性是特高压交流工程中非常重要的课题。避雷器的保护水平与其额定电压Ur紧密相关,通常避雷器的Ur需大于系统最大工频暂时过电压值(TOV)。但是为了满足特高压变电站设备的过电压和绝缘水平的苛刻要求,避雷器的保护水平又要尽可能低。降低特高压避雷器保护水平的方法有降低压比和降低避雷器额定电压2种方法。尽管特高压避雷器已经采用4柱电阻片并联结构等多种方法来降低压比,但受技术、经济条件等限制,压比不可能大幅度降低。选择MOA额定电压是一项复杂的辩证科学,需在上述矛盾的两方面找到平衡点。为此通过大量的试验分析了特高压避雷器耐受TOV的极限能力,掌握了在不影响保护水平的情况下特高压避雷器自身的安全裕度,证明了当前特高压用避雷器的安全性和可靠性,并论证了避雷器额定电压存在进一步降低的可能性。