特高压户内直流场局部送风冷却效果研究

为解决特高压户内直流场散热设备集中,普通整室混合通风方式无法有效降低设备局部位置处温度过高问题,本文提出了在集中发热设备周围采用喷口的局部冷却方式来达到降温的目的。利用CFD软件模拟送风喷口在不同送风角度、温度和速度的情况下,平波电抗器周围的气流环境情况。模拟结果显示:针对重点散热设备进行局部冷却通风的方式可有效缓解直流场内热力分布不均匀,重点散热部位温度过高问题。喷口角度会改变平波电抗器的内外气流组织量,恰当的送风角度能最大程度同时带走散热设备内外热量。改变送风温度,射流扩散趋势大体相同,重点发热设备周围的气流速度呈现整体提升状态。送风温度参数变化对气流组织的影响并不明显,但对温度场的影响至关重要。

考虑合成电场影响的换流站直流场巡检机器人路径优化

换流站直流场内智能巡检机器人在场强较大区域中运行时出现过通讯中断、失控偏移等问题。为分析考虑离子流的合成电场对智能巡检机器人的影响,文中首先建立直流场三维模型,对不同运行工况下直流场区域的空间标称电场进行仿真分析;然后对直流场不同区域选取多个测量点进行合成电场实测,结合多点实测数据对仿真结果进行差分修正。最后根据修正后的空间电场数值,优化机器人的巡检路径,避开高场强区域。结果表明,巡检机器人在优化后的巡检路径上巡检,可以避开场强超过阈值的地方,降低了受干扰风险,提高了巡检的可靠性。

±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户内直流场全域均压电极设计、仿真及优化研究

特高压直流工程金具表面最大电场强度是衡量其发生电晕放电的主要因素。±1100k V直流工程户内直流场中不同设备均压装置的外形相差较大,而且相对户外直流场,屋顶和围墙都是地电位,会进一步增强金具的表面电场,因此需开展户内直流场全域三维电场仿真,根据仿真结果反复优化户内直流场设备均压电极的形状。首先通过理论计算和试验研究,确定不同直径均压屏蔽装置的表面场强许用值;然后对±1100k V特高压直流输电工程户内直流场中的关键设备开展三维电场仿真计算研究,并通过不断优化均压电极的形状,使其满足场强控制要求。

天广直流输电工程换流站直流场外绝缘评估

为解决天广直流输电工程换流站直流场外绝缘的放电问题,根据两端换流站直流场设备的外绝缘配置情况及2002～2005年度污秽度测量结果,通过人工污秽试验方法评估了两站直流场设备的外绝缘运行状况。结果表明,广州换流站直流场外绝缘已明显不足,当有效盐密系数取0.76时,直流场隔离开关支柱绝缘子的闪络概率>50%,直流场母线支柱绝缘子表面的高压端偶尔可见很短的局部电弧,直流套管爬距和高度接近有效盐密系数为0.48时的所需值,而小于有效盐密系数为0.76时的所需值;天生桥换流站直流场外绝缘配置尚有一定裕度。2005年广州站直流场喷涂RTV至今外绝缘运行状况良好,建议对天生桥站出现雨闪的套管加装增爬裙。

±200kV换流站直流场生产运行安全距离

为保障±200 kV换流站直流场生产运行的顺利进行,避免带电体与接地体/人之间发生放电造成事故,根据直流场内各带电设备与接地设备的相对位置,归纳出直流场内可能存在管母线-墙、管母线-人、分裂母线-人、平波电抗器-栅栏、分裂母线-墙、分裂母线-栅栏这6种典型的空气放电间隙,制作1:1的实物模型模拟这些带电体和接地体以及人。采用正极性250/2 500μs操作冲击电压波对这6种典型间隙进行冲击放电试验,得到各种间隙的操作冲击放电曲线。与此同时,借鉴带电作业中相关规程求取各间隙在安全裕度为10%、20%、30%下的安全距离,并对安全距离进行危险率校验,建议直流场内最小安全距离为:管母线距离地面2.95 m,其端部距离墙壁1.44 m;二分裂母线距离地面3.12 m,距离侧面墙壁1.4 m;金属栅栏距离平波电抗器1.17 m。

特高压新松换流站直流场设备抗震设计及能力考核

新松换流站是目前世界上海拔最高、抗震设防要求最高的特高压换流站,直流场设备抗震设计与考核是整个换流站抗震设计核心内容。首先介绍了直流场设备抗震解耦设计的基本思路,分析了直流场主要设备的结构特征和抗震薄弱环节,对直流场极线设备分成了若干较为独立的耦联回路;其次,提出了换流站直流场设备的抗震设防水平及主要的地震动参数。通过采取选用复合材料、优化支架及设备结构、创新设备连接导体及金具、采用隔震减震等抗震新技术,可有效改善换流站直流场主要电气设备的抗震性能。通过开展特高压单体电气设备的抗震计算和地震模拟振动台试验,考核结果表明,新松换流站主要特高压电气设备具备承受峰值为400 Gal确定性场地波强震作用下的抗震能力。相关研究及应用对今后类似地震高烈度地区换流站抗震设计提供了有效的解决方案。

±800 kV特高压换流站直流场雷电过电压仿真研究

针对某±800 kV特高压换流站直流分压器在雷电天气下发生空气间隙或沿面闪络故障,为分析其故障原因,采用电磁暂态仿真程序计算了换流场避雷线布置方案下雷电绕过避雷线直击直流分压器的直击雷过电压和换流站雷电侵入波过电压,验证分析了其绝缘配合,提出了进一步需要研究的问题和防治措施建议。

高海拔直流场设备污秽性能试验研究

直流设备的污闪问题已很突出,而高海拔地区因空气密度低而导致绝缘子污闪电压进一步下降,因此时高海拔低气压条件下直流设备的污秽外绝缘性能进行试验研究很有必要。文章给出了污秽绝缘子污闪电压和大气压的关系及直流电压下的特性指数n,介绍了原有低海拔人工污秽试验和新近在不同气压下完成的直流支柱绝缘子人工污秽试验结果,提出了对高海拔换流站直流场户外设备外绝缘进行海拔修正的意见。

换流站直流场空气间隙放电特性的高海拔校正

整理和分析了中国电力科学研究院和云南电力试验研究所有关换流站直流场典型电极的操作波放电特性模拟试验数据,讨论了不同海拔高度下典型间隙的操作冲击放电电压的校正方法。文章指出:可以根据IEC和国家标准提出的g参数法以及文中得出的典型间隙公式确定海拔2000m以下的换流站直流场的空气间隙。

混合直流输电柔性直流换流站直流场接线研究

常规直流输电系统已经有广泛的工程应用,但常规直流输电系统的固有技术特性存在逆变换流站可能发生换相失败、无法对弱交流系统供电等问题。混合直流输电技术综合了两种直流输电技术的优点,控制高度灵活且成本较低,在可再生能源发电的能量汇聚、异步电网互联以及远距离输电方面有很好的应用前景。提出了混合直流系统中柔性直流换流站的直流场接线方案,并根据其特点进行了优化设计,提高了系统性能,节约了投资成本,同时也对将现有常规直流输电换流站改造为柔性直流输电换流站有指导意义,有广泛的工程应用前景。

倾斜直流场下的介质板击穿统计分析

传统分析介质板次级电子倍增问题的粒子追踪算法方法存在运算耗时长、运算量大等缺点,为此采用统计方法实现了倾斜强直流场下介质击穿过程中次级电子倍增效应的数值模拟,给出了击穿过程中电子数量,电子渡越时间等关键参数的时间图像,同时研究了倾斜角、介质表面光滑度和次级电子产生率对次级电子倍增效应的影响。研究结果表明:强直流场下的次级电子倍增效应存在倾斜角的区域,倾斜角太大或者太小,都可能不会发生次级电子倍增效应,如果倾斜角位于区域内,则饱和状态时电子数目随着倾斜角度的变大而变小;选取光滑系数和次级电子产生系数越小的介质材料,抑制次级电子倍增效应的效果越好。

具有正交直流场的边廊模(TEm11)回旋脉塞的研究

本文给出了具有正交直流场的边廊模回旋脉塞的线性和非线性分析。对模型的小信号起振,同轴腔内导体对模式的截止频率和分割度的影响以及外加电压对电子回旋频率,起振束功率和互作用效率的影响作了较详细的研究。计算表明,对m=2,互作用效率可达41%。我们还将其结果与相同条件下圆柱腔情况作了比较。这些分析有益于工程设计。

±1100 kV特高压直流换流站直流场设计选型

±1100 kV特高压直流输电工程是迄今为止世界上电压等级最高的直流输电工程。合理的直流场设计型式选择对于降低设备制造难度和成本、提升换流站运行可靠性具有重要的意义。基于准东-皖南±1100 kV特高压直流输电工程,文章从设备外绝缘要求、制造水平以及不同型式的技术经济比较进行分析,得出了推荐1100 kV特高压直流换流站直流场采用户内直流场设计的结论。

±500kV换流站直流场金具表面电场数值计算

直流换流站高压设备金具表面电场的准确计算有助于电晕控制以及防电晕设计。针对换流站直流场设备复杂、计算区域大、对特殊金具局部表面电场计算精度要求高的特点,以某±500 kV换流站直流场为研究对象,基于电场数值计算方法,建立3D有限元仿真模型,对整个直流场设备进行电场计算,获得了各部位的电位和电场分布计算结果。通过对全模型计算结果进行分析,对其中需要重点关注的部位采用了子模型进行了更精确的求解,获得了更加准确的电场强度数值。最后基于Peek公式对直流场各金具进行了电晕控制安全裕度的评估,结果表明直流场各金具表面最大场强符合电场控制要求,研究结果可为超、特高压换流站直流场的设计、规划提供参考。

特高压户内直流场通风空调系统对比分析

户内直流场常用的环控方式有通风与空调两种方案。以某1 100 kV特高压户内直流场为例,结合实际情况进行了通风与空调的方案设计。利用Fluent流体模拟软件,对场内温度环境作预测仿真,对比分析了两种方案的优劣性。结果表明,通风与空调两种方案均能达到室内温控要求,但空调方案更有利于设备的安全运行。该研究结果可为大空间户内直流场的降温方案择优提供借鉴。

特高压换流站直流场复合绝缘子动力特性测试研究

复合绝缘子因其强度高、韧性好,还具有良好的抗震性能及外绝缘性能,在国内多项超、特高压工程中得到了大量应用。充分调研了国内外关于复合材料电气设备的抗震研究现状,以800 k V新松换流站复合绝缘子为研究对象,分析了玻璃纤维增强树脂复合材料电气设备材料特性、法兰胶装型式及弯曲刚度等特性。进一步介绍了锤击法和环境激励法等电气设备动力特性现场测试方法测试原理和适用性,分别采用多点激励单点拾振法和多点激励多点拾振法对2只800 kV和1只400 k V复合绝缘子进行动力特性现场测试,采用模态参数识别方法得到了绝缘子前几阶自振频率、振型及阻尼比。此外,还初步探讨了在带电状态下如何实时监测和检测电气设备动力特性的测试方法。上述研究对今后开展复合电气设备抗震设计及评估具有很好的参考、借鉴作用。

青藏±400kV格尔木换流站户内直流场厂房屋面结构型式论证

通过对格尔木±400 kV换流站工程中户内直流场厂房屋面采用不同的结构型式,从结构受力、造价预算和施工工期等方面的分析比较,提出经济可行的屋面结构型式,为同行进行类似设计时提供参考。

海拔3000 m±800 kV换流站阀厅及直流场空气净距计算研究

800 kV特高压直流换流站的阀厅和直流场空气净距设计是特高压直流工程的关键技术之一。海南±800 kV换流站位于青海省海南州,站址海拔2880 m,为确保换流站电气布置的合理性和安全运行,需要确定合理的直流空气净距取值,作为换流站的设计依据。由于换流站阀厅内部有空调系统调节,大气密度、温度、湿度等都不同于户外的气象温度,需特殊考虑。本文详细介绍了基于g参数法的换流站阀厅空气净距计算原理及方法,并强调阀厅空气间隙计算应避免大气密度的重复修正。直流场布置于户外,其空气温度及湿度不受空调控制,推荐采用GB311.1-2012的方法进行修正。将两种方法分别应用在海南±800 kV特高压直流换流站的空气净距设计中,推荐了阀厅和直流场±800 kV典型间隙的最小空气净距。

1100kV特高压户内直流场送风温度对户内温度场影响

以某1 100kV特高压户内变电站为例,采用Fluent流体模拟软件分析了不同送风温度对变电站户内温度场分布的影响,提出进行空调制冷的低温送风工况研究的必要性。