特高压气体绝缘金属封闭输电线路地震反应分析中建模方法研究

气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)与传统的输电设备相比,具有传输容量大、输电距离长、布置灵活、环境适应性强等特点,在电力工程中得到广泛应用。GIL由于其结构特点,具有较高的地震易损性,地震作用下受力较为复杂,构件产生较大应力和变形,导致管道破裂、漏气等严重损坏。管道母线及导体是GIL抗震薄弱部位,管道压力可能使管道母线及导体产生较大的应力值,从而影响整体GIL抗震性能评价结果。以户外架设的GIL为研究对象,采用两种建模方法,分别用振型分解反应谱法和动力时程分析法进行地震反应分析,为实际工程中特高压气体绝缘金属封闭输电线路的地震反应分析中建模方法的选取提供参考。

±550kV直流气体绝缘金属封闭开关设备长期带电试验研究

现有海上风电送出换流平台的直流侧均采用常规敞开式设备及电气连接布局,设备占用空间大。为了有效减小平台面积及质量,采用直流气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)替代原有敞开式设备。直流GIS绝缘件长期运行在单极性直流电压下,表面会产生电荷积聚,从而改变沿面电场分布,降低绝缘子沿面闪络电压。目前,暂无关于直流GIS的国际、国内标准,缺乏系统、全面的试验指导,开展长期带电试验考核可有效验证直流GIS的可靠性、稳定性。本文围绕长期带电试验方案及试验样机展开研究,基于多物理场耦合仿真结果,提出长期带电试验方案,并设计样机形态。

一种用于气体绝缘金属封闭输电线路的力平衡波纹管

随着技术的发展,气体绝缘金属封闭输电线路GIL和气体绝缘金属封闭输电母线GIB由于其优越的电气性能和环境友好的特点,越来越多的应用到输电系统中。然而,通常由铝合金制成的数十米甚至数千米的GIL或者GIB壳体不可避免的存在热胀冷缩现象,如不设法吸收这些热胀冷缩,将会给法兰连接及支撑结构带来额外的机械应力,进而造成支撑结构破坏、法兰漏气、绝缘闪络而导致严重的停电事故。力平衡波纹管由于其可观的伸缩量及自平衡内部压力的特点,给GIL和GIB的工程应用提供了优良的柔性解决方案。本文介绍了应用于气体绝缘金属封闭输电线路的力平衡波纹管的工作原理,并就工程应用着重介绍了波纹管实际结构、补偿量的计算方法及主要实验内容。

气体绝缘金属封闭输电线路的研究现状及应用前景

气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)由于其传输容量大、损耗小、安全性高以及环境友好等特点能够代替传统的架空线路或者电力电缆,可以用于大容量、长距离的电能传输。该研究概述了GIL设备的发展历史,介绍了GIL的特点和典型应用场合,总结了国内外GIL的应用现状以及关键技术问题,从制造加工和应用场合2个方面分析了GIL的发展前景。可以看出,经过40余a的发展,交流GIL设备的制造工艺日益成熟,结构更加紧凑,敷设方式更加多样,运行更加安全可靠,但受制于表面电荷积聚对绝缘性能的影响机理尚不明朗以及制造成本过高等因素,直流GIL设备的发展相对较为缓慢。随着电力行业的发展和科技的进步,未来GIL设备的研究会在绝缘件表面电荷特性、绝缘优化、新型替代气体以及低成本制造等关键技术问题方面取得突破,必将推动GIL设备获得更为广泛的应用,为我国保障电网"清洁、安全、自愈、经济、互动"的智能化运行提供必要的技术支撑。

特高压气体绝缘金属封闭输电线路绝缘设计

气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulated metal-enclosed transmission line,GIL)是架空输电方式在地理或环境条件受限情况下的重要补充,在特高压工程中具有较好的应用前景。研究特高压GIL的绝缘设计关键技术,包括典型绝缘结构型式、间隙设计与优化、绝缘子设计与优化、金属微粒抑制和混合气体方案探讨。提出了GIL间隙设计的原则和电场控制值,优化设计了电连接的两段圆弧连接式倒角结构,较好地满足了电场控制值要求。提出了GIL绝缘子设计的原则和电场控制值,优化设计了一种屏蔽电极结构和绝缘子形状综合优化的盆式绝缘子结构,全面满足了电场控制值要求。分析了GIL中金属微粒的运动特性,指出需在绝缘子附近装设微粒陷阱,并开展金属微粒老练试验。分析了SF6/N2混合气体GIL的绝缘特性、设计原则及电场控制值,指出最优混合比为20%。所得研究结果有助于提升我国特高压GIL设计技术水平,促进设备研制工作。

气体绝缘金属封闭输电线路地震响应的薄弱部位及其响应规律

针对地震中气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)的潜在故障问题,基于海南昌江某项目220 kV GIL物理结构,建立了三相输电管道水平敷设下的3维有限元模型,并提出依据现行设计规范模拟GIL地震响应的分析方法。首先通过模态分析获得了GIL结构的振型特性,利用反应谱分析方法研究了不同地震反应谱激励下GIL地震响应的薄弱部位;然后对不同地震激励下GIL的抗震性能进行了具体评估,并进一步对GIL薄弱部位的地震响应规律进行分析总结。结果表明:建模所依据的220 kV GIL输电管道结构能够耐受6度的地震烈度,但对于7度及以上的地震烈度,其有损坏的可能;绝缘子和导体是GIL结构地震响应的薄弱部位;合理选取绝缘子和导体的机械参数能有效提高GIL的抗震能力。

±500kV气体绝缘金属封闭输电线路绝缘尺寸设计

随着高压输变电设备如气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated transmission line,GIL)的大规模应用,内部支撑绝缘子的介电强度成为设备安全稳定运行的重要因素。限制GIL在直流输电中应用的2个重要因素分别是绝缘子表面电荷积聚和自由导电微粒的影响。在考虑这2种影响因素的情况下,借助有限元分析软件,设计±500 kV直流GIL的绝缘尺寸,包括GIL的内外径,内、外屏蔽电极和屏蔽坑,含氧化铝的环氧树脂盆式绝缘子的结构设计。此外,还提出直流GIL盆式绝缘子外形结构设计的3项原则,设计中考虑了表面电荷积聚和金属微粒对GIL绝缘水平的影响因素。设计结果达到预期目标,绝缘子和电极系统的等位线分布比较均匀,但是其耐电性能还有待实验的进一步检验。

气体绝缘金属封闭输电线路及其应用

我国输电线路常经过地理和气象条件复杂的地区,社会经济的发展也使得线路走廊的选择成为一个日益严峻的问题。气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)具有输送容量大、布置灵活、与环境相互影响小以及不受灰尘、湿度和覆冰等外界环境因素影响等优点,适用于恶劣气象环境或廊道选择受限制的电力输送场合。分析比较了GIL与架空线路和常规高压电缆相比所具有的技术优点;介绍了GIL绝缘结构设计步骤、现场模块单元组装方式、结构发生位移时的补偿方法以及绝缘气体气压和密度监测方法;给出了国外主要GIL制造厂商及其产品的应用实例。随着GIL设计、安装及气体监测等技术日趋成熟,GIL可以成为电能输送的一种有效选择方案。

特高压换流站气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)地震响应分析

为研究特高压换流站气体绝缘金属封闭输电线路的抗震性能,以某特高压换流站550 kV交流滤波器的进线气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)为研究对象,考虑不同类型支架对GIL外壳的约束作用、GIL内部三支柱绝缘子与GIL外壳不同类型连接以及GIL内部导体接头处的滑移等,建立由内导体、三支柱绝缘子、外壳以及支架组成的GIL精细化有限元模型,在三向地震动输入情况下进行时程响应分析,研究GIL–支架体系的地震响应特征及抗震薄弱位置。结果表明:不同高度处活动支架沿管道轴向的平均加速度放大系数均超过2;八度罕遇地震作用下,GIL内部导体接头处位移超出48 mm限值且外壳平均应力峰值响应超出容许应力值;在九度罕遇地震作用下,GIL内导体平均应力响应超出容许应力值。GIL的抗震薄弱位置为竖向转角处的内导体接头及外壳。在设计时,应重点关注活动支架的动力放大作用,控制GIL内导体接头的位移和外壳的应力响应。

252 kV紧凑型气体绝缘金属封闭输电线路三相盆式绝缘子结构综合优化

为均匀252 kV紧凑型GIL三相盆式绝缘子表面电场和应力场分布,采用智能优化算法对其开展了综合优化研究。建立了三维有限元仿真计算模型,对3种结构三相盆式绝缘子的电场和应力场分布特性进行了比较,择优分析了典型结构参数对电场和应力场分布的影响规律。在此基础上,构建Bernstein方程描述绝缘子表面轮廓,讨论了相应的约束条件和简化方法,应用粒子群算法联合调用COMSOL及MATLAB实现了三相盆式绝缘子的智能结构优化。结果表明:与原始结构相比,优化后绝缘子表面合成场强、切向场强和第一主应力最大值分别下降了13.5%、16.0%、8.5%,均能满足控制值要求;不规则复杂轮廓优化方法能够有效改善252 kV紧凑型GIL电场和应力场分布。研究结果可为252 kV三相盆式绝缘子的结构设计与改进提供指导和参考。

800kV气体绝缘金属封闭输电线路及竖井安装

气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)因其传输容量大、可靠性高、电磁兼容性好等优点,正在广泛地应用于核电站、城市输电和大型水电站等场合。对于500kV及以上电压等级,1回GIL的输送容量相当于同电压等级的交链聚乙烯(XLPE)电缆两三回的输送容量。对拉西瓦水电站800kV GIL的结构、设计、制造及安装调试等特殊问题进行了介绍。特别对高海拔(2450m)、高落差(207m)场合(例如竖井中)安装GIL,给出了一些建议。对比发现,GIL与传统的电缆及全封闭组合电器(GIS)母线相比,在可靠性及经济性上有一定的优越性。

基于振动信号的气体绝缘金属封闭输电线路局部放电诊断方法

为对气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)局部放电缺陷进行识别与诊断,本文提出一种基于1.5维能量谱与粒子群优化极限学习机(PSO-ELM)的局部放电缺陷诊断方法。首先,通过计算局部放电引起的GIL异常振动信号的1.5维能量谱,得到不同类型放电情况的能量波动特征;其次,构建PSO-ELM模型,以1.5维能量谱作为特征量对GIL局部放电故障进行识别与诊断;最后,通过不同方法的对比,验证该方法的优越性,为GIL在输配电系统中的安全、稳定运行提供依据。

直流气体绝缘输电线路的绝缘设计

气体绝缘输电线路(gas insulated transmission line,GIL)与架空线路相似但占地空间小、损耗低,在高压直流输电和特高压直流输电领域具有较大的应用空间。通过分析表面电荷和金属导电微粒对绝缘子沿面放电的影响,指出了绝缘子表面电荷积聚和自由金属导电微粒附着是降低直流GIL绝缘性能的重要原因。采用了使电场分布合理的方法,即半圆锥形盆式绝缘子的优化和表面电阻率阶梯分布的覆膜。设计了包括电极覆膜、微粒陷阱、驱赶电极和屏蔽环的直流GIL的绝缘结构。

气体绝缘封闭金属开关设备与气体绝缘输电线路应力分类及其校核标准比较

气体绝缘封闭金属开关设备和气体绝缘输电线路按照其结构特点分别属于压力容器和压力管道,应力分类和校核标准不尽相同。本文基于气体绝缘封闭金属开关设备与气体绝缘输电线路的结构特点,根据JB 4732《钢制压力容器-分析设计标准》及ASME B31.3《ASME压力管道规范B31-工艺管道》分别讨论了气体绝缘封闭金属开关设备与气体绝缘输电线路的应力特点、应力分类以及校核标准,并介绍了基于有限元软件Workbench和Autopipe实现气体绝缘封闭金属开关设备与气体绝缘输电线路应力分类和校核的有限元仿真方法。通过以上研究,旨在为气体绝缘封闭金属开关设备、气体绝缘输电线路设计人员提供有价值参考。

直流电压下气体绝缘输电线路中微粒运动特性研究及微粒陷阱效能分析

气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)中设置微粒陷阱是最常用的微粒抑制措施,由于其真型试验需投入较高成本验证设计能效,目前多采用仿真技术手段进行辅助分析。该文针对直流电压下微粒陷阱结构设计,考虑微粒的受力及电荷变化机制,基于有限元法提出一种可以应用于实际结构中的球形微粒带电运动的仿真方法。建立320kV直流GIL管母线部分模型,在模型中分别设置四种不同类型的微粒陷阱,计算并分析不同陷阱的捕获率及其对微粒运动特性的影响。结果表明,该方法能够有效模拟直流电压下的微粒运动特性,上提式微粒陷阱的捕获能效优异,能够有效阻挡动能较大的入陷微粒,降低其逃逸的概率。该文仿真计算方法和研究结果适用于不同结构气体绝缘输电线路中不同类型微粒陷阱的捕获率分析,对开展工程上气体绝缘输电线路中微粒陷阱的选型及布置具有指导意义。

纵向电流特征接地短路定位方法在气体绝缘金属封闭输电线路管廊工程中的应用讨论

本文介绍了气体绝缘金属封闭输电线路接地短路情况下故障点定位的几种原理,在分析了总长5.8km的气体绝缘金属封闭输电线路工程接地条件后,提出了一种全新的定位原理,详细说明了基于纵向电流特征的专利定位方式,并给出了具体的实施办法。基于纵向电流特征的定位方法主要识别工频接地电流的幅值和相位特征,定位系统采用了分布式向量采集构架,具有N冗余、高可靠、原理简单、布线和维护便捷的优点。

浅谈气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)设备的应用

气体绝缘封闭输电线路因其输送容量大、可靠性高,在核电和水电输电系统中得到广泛应用。

气体绝缘金属封闭输电线路在上海地区的应用研究

介绍了气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)的结构,针对上海地区的特殊情况,从适用的敷设方式、与现有输电线路的连接、对环境的影响、运行维护、经济性等方面进行了介绍。分析了GIL各方面存在的问题与难点,以及实施过程中的问题和关键技术等,这对于解决目前上海电网输电线路建设困境及推广GIL应用是有益的探索,将为GIL的推广应用打下理论基础。

特高压气体绝缘金属封闭输电线路绝缘设计

近几年,我国架空输电项目呈现出高度发展的态势,其中,气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulated metal-enclosed transmission line,GIL)具有非常重要的研究价值,在特高压工程管理项目中具有非常大的优势和广阔的应用前景,值得深入探讨。本文结合某一电网案例,对气体绝缘金属封闭输电线路典型构型进行了简要分析,并通过间隙场强和绝缘子设计要点对特高压气体绝缘金属封闭输电线路的绝缘设计方案进行了集中阐释,旨在为研究人员提供更加直观的设计建议,以供参考。

城网500 kV电缆与气体绝缘金属封闭输电线路操作过电压计算分析及比较

高电压、长距离地下输电线路因对地电容很大,线路运行对设备绝缘配合提出了更高要求,对大电网安全稳定运行产生较大影响。基于典型城市电网结构和线路参数,通过地下线路的操作过电压仿真计算,对500 kV电缆和气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)的操作过电压水平进行了比较分析,并提出了抑制操作过电压的建议与措施。