特高压直流套管气-固界面长时闪络放电特性及其影响因素

胶浸纸(resin-impregnated paper,RIP)干式套管内部的SF_(6)气体与环氧树脂浸纸电容芯体组成的气-固界面是套管内部易发生放电的绝缘薄弱点。该文搭建闪络放电特性实验平台,测试套管环氧浸纸试样和芯体模型在不同表面状态、微粒影响下的表面电荷分布,揭示多种因素对表面电场及闪络特性的影响机制。同时,对套管芯体缺陷试样长时局部放电至闪络放电发展过程进行试验验证。结果表明:高压侧区域套管气-固界面存在高分散性的纤维凸起,运行过程中吸附微粒,在直流电压作用下电荷积聚和电场畸变引发微弱起始局部放电;长期的电压作用使电荷积聚加剧,电场畸变程度进一步增大,局部放电频次和幅值逐步增加,最终导致贯穿性闪络放电。该研究可为胶浸纸套管芯子表面处理工艺的优化,以及长期直流下闪络放电的抑制措施的制定提供理论和实验依据。

电热耦合模型应用于高压干式直流套管径向温度和电场分布计算

高压干式直流套管运行中内部径向电场、温度场分布是表征套管性能的重要参数,关系着套管芯子的长期安全稳定运行。套管中心导杆欧姆发热和绝缘介质焦耳发热是芯子内部存在温度梯度分布的主要原因,且绝缘介质电导率与温度密切相关,而直流条件下电场分布又取决于电导率,因此高压直流套管电场与温度场的计算是一个相互耦合的过程。鉴于此,首先建立套管芯体圆柱模型,并进行半解析理论公式推导,实现了电场和温度场的解耦计算。在此基础上,提出了有限元电热耦合模型和计算流程,并将电热耦合理论模型与有限元模型在实际套管结构下的电场、温度场计算结果进行对比,两者吻合较好,证明了有限元电热耦合模型的有效性。进一步将有限元模型推广到与实际套管芯子结构相同的圆锥模型,计算了某干式直流套管芯子内部电场、温度场分布,并对芯子外轮廓结构进行了优化设计。优化目标为在额定运行条件下,套管最热点温度接近90℃,且套管径向场强最大值约为3.5 kV/mm,分布较均匀。最后对该干式直流套管样机进行了温升和电性能试验,证明了优化设计方案的可行性。提出的电热耦合理论、有限元模型,以及电热解耦计算方法和芯子优化设计流程可以为高压干式直流套管的研制提供参考。

±800kV换流变压器阀侧电容式直流套管电场分析

为研究特高压直流套管的绝缘性能,建立了±800 kV复合电容式套管有限元模型,用ANSOFT分析软件对内采用绝缘环氧树脂绝缘纸和外绝缘采用高温硫化硅橡胶外套制造的复合电容式套管进行二维电场分析,获得特高压直流套管内部精确场强分布和电位分布。该结果表明:套管内部环氧树脂中的屏障强迫了电位分布,使法兰附近的电场分布均匀,却造成法兰顶端等位线发生剧烈变化,径向电位梯度大;法兰部分与高温硫化硅橡胶伞裙的接连处电场强度最大,最大值达3.44 MV/m,在特高压直流运行时最易产生闪络,是必须注意的问题。

基于雨水混合物模型的平抗直流套管的雨闪故障分析

雨闪故障一直是电力系统外绝缘研究领域的热点。结合有限元方法,进行500 k V直流系统平波电抗器出线套管的雨闪故障分析。通过引入雨水在空气中所占体积比的方法,将水滴和空气等效成单一的混合物介质。通过流体场-电场的耦合分析实现了下雨条件下套管电场的求解。计算表明,下雨时套管上端更易受到雨水的碰撞、集聚,致使局部电场强度增大,此时套管上端表面电场强度相比于干燥环境下更高,更易形成闪络。通过与雨闪故障现场图片对比,仿真结果与实际事故中发生闪络的位置一致,验证了考虑雨水混合物模型在雨闪故障分析中的准确性。

干式直流套管极板边缘电场分布及优化方法

干式直流套管作为换流变、阀厅的重要组成部分,极板边缘的电场最大,局部放电最易从该处起始,进而引发绝缘失效,如何有效优化极板边缘处的电场已经成为提高干式直流套管运行可靠性的关键。为进一步确定干式直流套管极板边缘电场分布规律及优化方法,建立了双层电容屏套管芯体模型,分析了不同电容屏参数下传统经验公式的准确性,并对比了铝箔边缘半折边、敷设半导电绝缘纸、敷设非线性电导材料等方法对极板边缘电场的优化效果。结果表明,传统经验公式对极板边缘的最大电场估计偏小,且偏差基本不随d/Δt变化,约为7.5%。此外,极板边缘半折边方法可以使极板边缘曲率半径增大1倍,最大电场降低27.8%。极板边缘敷设环氧浸纸材料电导率10~100倍的半导电纸可以使极板边缘最大电场降低超过31.4%,且再增大半导电纸电导率,极板边缘最大电场几乎不再下降。极板边缘附着非线性绝缘材料方法是一种有前景的方法,可以使极板边缘最大电场下降达73.2%。

葛-沪线±500kV直流套管的绝缘计算和优化

以葛-沪线某换流站阀侧套管结构和参数为依据,研究了直流套管的绝缘结构,进行了电场的仿真计算,并在计算结果的指导下完成了故障套管的优化和修复。

热管技术在超高压和特高压直流套管高效散热中的应用研究

在大电流强度下,超高压、特高压直流套管内部的温升问题十分突出。套管散热能力不足会出现温度过高导致的绝缘击穿等问题。本文针对高压直流套管高效散热问题,针对几种散热技术做了详细的分析对比,综合考虑高压套管的运行条件,对重力热管驱动高压直流套管散热方式进行了详细的分析研究。结果表明,当高压直流套管内加入R113作为制冷剂后,管壁散热情况得到改善,最高温度为80℃,完全满足高压直流套管长期稳定工作需求。本文的研究结果有助于为高压直流套管新型、低成本、高可靠冷却技术的开发提供一定借鉴和思路。

换流变油纸直流套管故障分析与建议

介绍了南桥换流站的换流变为单相三绕组式，换流变套管为油纸直流式，油中部分采用瓷套，有油、纸和瓷套三种绝缘介质。2013年1月31日5：34，换流变极IA相套管发生故障。从检查套管、保护动作记录、故障录波分析以及油色谱测试4个方面，排查故障接地点。发生故障的主要原因是长期运行中产生的衍生物、分解物、溶解物等加速套管内的介质劣化，造成场强畸变，引发套管故障。同时也证实了这种油纸直流套管，在结构设计和生产工艺上存在诸多缺陷。所得试验数据为调换该类型套管提供了技术支撑，并对调换方案提出了建议。

换流变油纸直流套管故障分析与建议

介绍了南桥换流站的换流变为单相三绕组式,换流变套管为油纸直流式瓷套管,有油、纸和瓷套三种绝缘介质。2013年1月31日5:34,换流变极ⅠA相套管发生故障。从检查套管、保护动作记录、故障录波分析以及油色谱测试4个方面,排查故障接地点。发生故障的原因是长期运行中产生的衍生物、分解物、溶解物等加速了套管内的介质劣化,造成场强畸变,引发套管故障。证实了这种油纸直流套管,在结构设计和生产工艺上存在诸多缺陷。所得试验数据为调换该类型套管提供了技术支撑,并对调换方案提出了建议。

直流套管中自由金属微粒运动特性分析

近年来在多起直流套管故障中,均在套管内部发现直径分布在数微米至数十微米间的金属微粒,金属微粒在套管内部附着与运动对套管内部电场分布及套管的安全稳定运行具有重要的影响。对故障套管内部存在的金属微粒分布位置与形态进行了分析,并建立了不同尺寸、不同分布模式下自由金属微粒的运动模型,用于计算微粒的起始运动场强。搭建微粒试验平台,结合套管实际运行状态分析微粒运动特性,对微粒运动模型进行验证。结果表明,直流套管内自由金属微粒将在电场作用下发生运动,且起始运动场强与微粒直径、微粒分布宽度、微粒分布厚度等因素密切相关。研究结果可用于直流套管的结构优化设计,在学术与工程应用上均值得进一步研究。

换流变压器阀侧直流套管机械性能三维仿真

介绍±400 kV换流变压器阀侧油-SF6直流套管的机械结构,运用有限元分析软件建立三维物理模型,分析计算直流套管在弯曲及扭转各种应力条件下的位移量,验证了直流套管的机械性能。

聚氨酯材料作为直流套管绝缘介质的应用分析

根据某公司直流套管在运行过程中发生的放电事故,分析造成此次放电事故的原因,并利用电场计算软件验证在交、直流电压作用下套管的绝缘强度。说明绝缘材料电阻率对于直流套管的影响。从而判断出在此次放电事故中,选择电阻率较小的聚氨酯绝缘材料较合理。

国内首支±800kV特高压油-气(SF_6)直流套管通过型式试验

6月8日，中国电科院承担的国内首支＋800kV特高压油-气（SF6）直流套管，在特高压直流试验基地顺利通过绝缘热稳定、温升等型式试验，成功验证了该类型国产套管在高电压、大电流模拟运行工况下具有可靠的绝缘和热性能。国产＋800kV油-气（SF6）

特高压交直流套管达国际领先水平

专家认为，交流1100kV油-SF。胶浸纸套管属国际首创，关键技术取得重要突破，具有自主知识产权，综合技术性能达到国际领先水平；550kV油--SF。胶浸纸套管综合技术性能达到国内领先水平。特高压交、直流套管成为我国特高压工程建设最大的制约因素，制约我国电力工业发展。

国内首支±800kV特高压干式直流套管研制成功

近日，中国西电集团公司与西安交通大学联合攻关自主研制的±800kV特高压干式直流套管，以其优良的性能在国家绝缘子避雷器质量监督检验中心顺利通过型式试验，这标志着我国首支拥有自主知识产权的±800kV特高压干式直流套管诞生。

西电高压套管公司自主研制特高压交直流套管达国际领先水平

记者从国家能源局召开的技术鉴定会上获悉，由西安交通大学和西安西电高压套管有限公司联合自主研发的交流1100kV／3150A、550kV／5000A油-SF6胶浸纸电容式变压器套管，顺利通过了新产品技术鉴定。

西电直流套管技术研讨会召开

本刊讯2016年1月11日，由西电集团市场营销部及西高院科技处联合举办的“西电直流套管技术研讨会”在西电研发大楼召开。西电集团市场营销部申豫章主持会议，西电销司直流处、西高院、西电套管、西电西变、西开电气技术副经理及相关技术人员参加了会议。

±186kV干式直流套管成功挂网运行

由沈阳变压器集团有限公司自主研发生产的±186kV干式直流套管已在高岭背靠背扩建工程上安全运行一段时间，标志着该套管正式实现挂网运行。目前，我国换流变所需关键组部件存在着明显的“空心化”问题，几乎全部依赖进口，不但价格昂贵，而且交货进度也得不到保证。沈变公司±186kV干式直流套管是国内首支用于直流输变电工程的国产干式直流套管，实现了零的突破，一举打破了国外技术垄断和高昂价格的制约，为推动我国重大电力装备国产化进程及解决“空心化”问题做出了积极贡献。

我国自主研制特高压交直流套管达国际领先水平

国家能源局日前透露，由西安交通大学和西安西电高压套管有限公司联合自主研发的交流1100kV／3150A、550kV，5000A油-SF6胶浸纸电容式变压器套管，顺利通过了新产品技术鉴定。专家组一致认为，

我国自主研制特高压交直流套管达国际领先水平

据国家能源局2012年12月22日召开的技术鉴定会消息，由西安交通大学和西安西电高压套管有限公司联合自主研发的交流1100kV／3150A、550kV／5000A油-SF6胶浸纸电容式变压器套管．顺利通过了新产品技术鉴定。