±1100kV特高压直流输电工程用直流滤波电容器研制

随着输电距离超过3000 km,输电容量超过1200万千瓦,直流输电工程系统电压必须从800 kV提高到1100 kV,是世界最高电压等级,是世界首创,没有历史经验借鉴,给直流滤波电容器的研制带来了许多新课题。该文从直流滤波电容器单元的总体方案设计,到单串电压和场强选取、分布式均压电阻的选取、添加剂配方、电阻阻值范围和电容偏差的控制等关键问题展开研究,全面介绍了直流滤波电容器的研制和试验结果,通过对直流电容器直流电压的分布研究,发现了直流击穿电压是交流击穿电压的1.78倍左右,而不是过去认为的2倍,确定了介质结构和110.0 MV/m场强参数;根据直流电容器分布原理不同,研究外均压和内均压的均压效果及发热情况,确定了分布式均压电阻阻值Rg为3 MΩ;通过局部放电性能和耐电强度对比研究,加入适当的GRY611抗老化添加剂,可以减缓油的老化,延长了电容器的寿命;通过对控制电阻阻值范围和电容偏差研究,保证了产品运行的稳定性。研制的直流电容器及其装置,通过了单元试验验证和现场运行考验,满足了±1100 kV直流输电工程运行要求。

直流滤波电容器内部熔丝的过流能力验证及对保护的影响

文中针对换流站的直流滤波电容器组C1保护整定计算方式“一定数量的串联段短路”这一要求,对内熔丝的通流能力进行试验,发现单元电容器在运行过程中故障串联段不一定会出现稳态的短路,当谐波电流较大时与击穿元件相串联的内熔丝会短时间内熔断。同时分析了单元电容器内单个串联段中的元件数损坏到一定数量后,理论上电容器组C1不平衡电流值也能达到按串联段短路时计算的整定值,但此时电容器存在开路的风险。

直流滤波电容器剩余预期寿命的试验研究

针对已运行多年的直流输电用直流滤波电容器进行试验研究,探索其剩余的预期寿命。试验研究设计了检测电容器及其介质老化性状、元件组加速寿命试验和元件耐电强度试验3个流程。试验发现电容器性能已严重减退,绝缘介质已处于老化状态;通过加速寿命试验结果,估算了电容器剩余寿命,推测此类电容器已临近其寿命末期。由于该批电容器已运行了10余年,且运行中有多台发生故障,试样品质和运行经历也有差异,因此其介质性能的离散性较大,较难发现温度对寿命影响的规律,研究方法也有待进一步改进。本试验研究的结果能供直流滤波电容器使用方和制造方借鉴。

具有预应力的某型直流滤波电容器载荷分析

直流滤波电容器是直流输变电中的重要设备,以往对其抗震分析未考虑预应力的影响。文中探讨了预应力对直流滤波电容器模态的影响,通过计算说明预应力的存在提高了直流滤波电容器的固有频率,并对直流滤波电容器进行了3种载荷组合分析,得到了放置框架和棒形悬式复合绝缘子应力储备系数。

特高压换流站直流滤波电容器故障分析研究

针对常发的直流滤波器用直流电容器损坏事故,本文对特高压换流站直流滤波电容器事故的机理和原因进行深入的研究,对电容器单元进行了外观和电性能测试、绝缘油色谱试验、电容量介质损耗测量。对解剖后的电容器元件绝缘包封、电容器元件不同温度下直流电压击穿、聚丙烯薄膜不同温度下交直流电压击穿、铝箔等进行了研究试验。通过对故障和完好电容器对比试验研究,发现所测电容器的部分生产工艺和注油工艺不佳造成运行中电容器不稳定,而电阻过于集中,导致电阻器表面绝缘介质过热,容易发生击穿故障,研究结果对提高该类型电容器的运行可靠性具有重要意义。

天生桥换流站直流滤波电容器近年来频繁损坏的原因分析及改造措施

根据天生桥换流站直流滤波电容器近年来频繁损坏的情况,通过对故障直流滤波电容器的解剖,深入分析了直流滤波电容器近年来频繁损坏的原因。提出了两种改造措施:一是用单只或几只国产电容器与原进口电容器搭配使用的方案;二是对现有的直流滤波电容器进行整组改造。第1种方案从成本和经济实用性来讲优于第2种方案,并且已经在天生桥换流站成功应用。长期以来直流滤波电容器一直依赖于进口产品,笔者依托于天生桥换流站,用单只或几只国产电容器与进口电容器搭配使用是一种新的尝试,解决了进口直流滤波电容器无替换品的难题,摒弃了对进口电容器的依赖,同时为国产直流滤波电容器积累了一定的运行经验,为换流站直流滤波电容器备品供给提供了一条便捷渠道。

天生桥换流站直流滤波电容器故障原因分析及改进建议

介绍了天生桥换流站直流滤波器电容的配置原理,分析了天生桥换流站历年来故障的直流滤波电容器的数量及故障类型。委托专业厂家对故障电容器进行解剖分析,并根据电容器解剖的实际情况,找出导致滤波电容器损坏的几个主要原因,并对其做出进一步的深入分析,结合天生桥换流站的实际运行情况,提出可行的改进建议,对直流滤波电容器的安全稳定运行有着重要的指导意义。

直流滤波电容器噪声特性试验研究

直流滤波电容器在运行中会受到谐波电压和电流作用,也存在着噪声问题。目前国内对交流滤波电容器噪声进行了相关研究,而在直流滤波电容器的噪声研究并不充分。交流滤波电容器的噪声频率是由各个频率交流电压的差频、和频与倍频项组成的。而直流滤波电容器中,除上述3项外,还存在谐波电压本身频率的振动与噪声。本文通过直流滤波电容器噪声试验,分析了不同加载条件对电容器噪声的影响。试验结果表明,直流电压主要影响噪声的大小,而交流谐波电压则决定了噪声的频率,并且直流电容器噪声的声功率级与所加载直流电压的对数呈正比关系。

运行环境对葛换站直流滤波电容器故障影响的研究

葛洲坝换流站直流滤波电容器发生多次损坏，外商认为故障原因由运行环境不良引起，不予赔偿。课题组通过对故障电容器的解剖、对现场环境污秽的实测与化验、对电容器进行的人工污湿试验等研究，认为电容器内部绝缘设计裕度不够和制造工艺、质量不过关是损坏的主要原因。

高压直流滤波电容器直流局部放电的试验研究

高压直流滤波电容器在高压系统中应用广泛,是高压设备中的关键元件,同时作为直流输电工程中的重要设备,其绝缘性能直接关系到整个直流输电系统的可靠性。由于其本身的绝缘性能可能存在先天缺陷和运行过程中受到腐蚀、振动或受潮等原因而受到损坏,导致局部放电,而局部放电信号包含了很多绝缘性能的变化信息,所以通过局部放电测试对高压电容器的绝缘性能的优劣进行评估是很有效的手段。笔者主要针对大电容试品的直流局部放电测试系统而展开工作,从局部放电的原理出发,针对不同缺陷类型的模拟电容器进行直流局部放电试验,通过测量系统的数据采集和对数据的后续处理,作出不同模拟试品在直流电压下的局部放电的特征参量图谱,通过对图谱来分析对比不同缺陷的放电特点。

换流站直流滤波电容器噪声现场测试及特性研究

直流滤波电容器是换流站的主要噪声源之一。本文对典型±660 k V换流站和±800 kV换流站现场直流滤波器的噪声水平进行了测量,包括±660 kV换流站HP12/24、HP6/42直流滤波器及±800 kV换流站HP12/24、HP2/39直流滤波器组围栏四周的声压级和频谱特性。本文对直流滤波电容器噪声频谱特性进行了理论分析。理论分析和现场测量结果显示:直流滤波器装置现场围栏处的声压级水平在60~75 dB之间,噪声的中心频率在400~2 400 Hz范围内,电容器组套管侧的噪声水平明显高于侧面。现场测量结果会受到其他噪声源的影响,测量得到的频谱特性比理论分析结果更为复杂。

高压直流输电系统用直流滤波电容器的研制

主要阐述了高压直流输换流站用直流滤波电容器的特点和设计参数的选择。

UHVDC用支撑式特高压直流滤波电容器组塔架抗震性能分析

本文采用有限元分析法,综合考虑覆冰、风动态载荷和地震载荷,借助ANSYS软件对特高压直流输电工程换流站直流场支撑式高压直流滤波电容器组塔架进行动力计算分析,确保电容器组塔架满足工程技术规范要求的抗震性能。

HVDC输电用直流滤波电容器交流热稳定性试验电压的计算

本文按照国标GB/T 20993—2012《高压直流输电系统用直流滤波电容器及中性母线冲击电容器》关于热稳定性试验的基本要求,提出了直流滤波电容器交流热稳定性试验电压的计算方法,并结合工程实际给出了具体的算例,供有关技术人员参考。

直流滤波电容器心子振动机理及特性研究

直流滤波电容器是高压直流输电换流站噪声的主要来源之一,因此有必要对其振动机理及特性进行研究。直流滤波电容器在交直流复合激励下,其心子内部电介质薄膜表面将产生极化电荷和弛豫电荷,同时介质薄膜表面还存在一定数量级的静电电荷。本文结合电容器工作时场路耦合模型,研究在直流电压分量存在的情况下,心子内部介质薄膜表面的极化电荷、静电电荷和弛豫电荷以及电容器金属极板上的自由电荷对电容器所受电场力的影响。以此为基础对一滤波电容器心子的振动特性进行了仿真计算与实验。结果表明:心子内部介质薄膜表面存在少量静电荷,在交直流激励稳定工作时,介质表面产生极化电荷和驰豫电荷,由于极化电荷是成对的,对于介质受力基本没有影响,驰豫电荷与静电荷分布在电介质薄膜上下表面,且上下表面电荷量相等,极性相反,导致介质受力平衡。电容器金属极板在交直流复合作用下将储存一定量的稳恒电荷和随时间变化的电荷,这两部分电荷在交变电场中使金属极板受力,致使心子的振动不仅包含激励电压交流分量基波和谐波频率的两倍频、和频和差频分量,还包含与激励电压交流分量基波和谐波同频的振动分量,且此同频振动分量的幅值与激励电压的直流分量呈线性关系。

特高压直流输电工程用直流滤波器高压电容器 H 型接线不平衡保护方案研究

目前随着直流输电技术的发展,直流滤波器高压电容器的运行可靠性、经济性逐渐成为研究的重点。本文依据某特高压直流输电工程直流滤波器高压电容器工况,针对直流滤波器高压电容器3种不同H型接线不平衡保护方案,重点从电容器单元间均压问题和电容器内部故障保护问题及经济性方面进行了分析,认为在设计制造水平允许的前提下,特高压直流滤波器高压电容器采用方案1并/臂(带内熔丝电容器)H型接线内部故障不平衡保护方式;在谐波电流较大的情况下,特高压直流滤波器高压电容器内部故障不平衡保护仍然可以采用原来的按元件击穿短路串数来整定原则,但是需要对内熔丝的熔断特性及对应温度进行校验。

裕隆换流站直流工频阻断滤波电容器设计

直流工频阻断滤波器由电抗器和电容器组成工频并联谐振回路,用于限制直流回路上的工频电流,保证直流系统的安全运行。本文通过对直流阻断滤波电容器装置和电容器单元额定电压、额定容量、绝缘配合、电容器内部结构、场强等方面进行研究,介绍了直流工频阻断滤波电容器装置主要设计依据和重要参数的计算方法。

浅析“直流PLC滤波电容器损耗角正切值偏大”的原因

介绍了德宝直流场用直流PLC滤波电容器的用途。在电容器试制结束后,分析试验结果,我们发现直流PLC滤波电容器的损耗角正切tanδ值比其他直流场用电容器的损耗角正切tanδ值大,因此,对该电容器损耗角正切tanδ值偏大原因进行分析,并采取有效解决措施。

葛洲坝换流站直流滤波器场高压电容器污闪原因分析及措施

介绍了葛洲坝换流站运行期间,从导致多次出现500kV直流滤波器组高压电容器外绝缘污闪放电情况。对滤波电容器组污闪放电现象进行了介绍,归纳出导致高压电容器污闪放电的三个因素(恶劣天气、外绝缘污秽、外绝缘设计)出发,指出现场污秽程度的不断加重和直流设备设计时外绝缘爬距偏小是恶劣天气时葛洲坝站高压电容器污闪放电不断出现的原因。从设备运行和设计两个方面分别提出了避免葛洲坝站高压电容器污闪放电的应对措施。现场已通过高压电容器外绝缘表面喷涂PRTV材料,有效提高了恶劣天气下外绝缘的抗污闪能力,弥补了外绝缘设计裕度偏小的问题,消除了恶劣天气下葛洲坝站高压直流电容器污闪放电现象,提高了葛-南直流系统的运行可靠性。实践证明,对于外绝缘裕度偏小的设备,采用喷涂PRTV的方法可以提高设备的绝缘能力,防止恶劣天气下污闪事故的发生。

基于缺陷记录的直流主设备主要运行缺陷统计与分析

笔者通过统计分析了2000年1月到2013年7月间南方电网超高压公司记录的上万条缺陷记录,介绍并分析了直流主设备的缺陷情况。针对各直流主设备,通过缺陷数、百台设备缺陷数以及紧急缺陷数等统计指标,给出了直流主设备中需重点关注的设备,并通过分析主要设备常见缺陷的发生情况,给出了换流站不同设备应重点关注的问题,最终有针对性地给出相关的建议与意见。由于目前针对直流设备的统计与分析较少,因此,针对直流系统相关运维人员工作具有较强的指导作用。