适用于声源定位的气体绝缘输电线路超声导波传播特性研究

基于到达时间差(TDOA)的声源定位方法是当前气体绝缘输电线路(GIL)故障定位的主要方式,声波在GIL结构上的传输特性深刻影响着定位结果的准确性。为进一步提升故障定位精度,该文提出了考虑导波频散与多模态特性的GIL壳体声传输分析模型,以典型220 kV GIL管段为研究对象,建立声波传输有限元模型,研究了导波特性对故障定位的影响,确定了适用于故障定位的超声导波模态以及GIL非直管结构对该模态导波的衰减与时延量,通过现场定位试验验证了分析模型的可行性,为GIL声源故障定位系统的传感器配置与定位阈值设置提供了计算依据。结果表明,在20~60 kHz频带内,F(1,1)模态导波具有能量高、波形形状稳定、抗干扰能力强等特点,使用该模态导波进行故障定位精度较高。GIL非直管结构会对F(1,1)模态导波造成较大的幅值衰减与一定程度的时延,在故障定位中考虑非直管结构衰减与时延影响可以使定位误差降低60%以上。

基于小波神经网络的特高压直流输电线路故障测距方法

传统特高压直流输电线路故障测距方法直接对故障区段进行识别,未对故障电压信号空间状态模型进行构建,这导致了传统方法测距的精度存在较大误差。针对这一问题,文章提出了基于小波神经网络的特高压直流输电线路故障测距方法。通过构建故障电压信号空间状态模型进行故障区段识别,最后基于小波神经网络实现故障测距。对比实验结果表明,本文研究方法测距精度误差较小,具有重要的实际应用价值。

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。

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。

我国±800kV特高压直流输电线路外绝缘问题

我国已规划了多条±800kV特高压直流输电线路的建设,由于没有设计和运行经验,污秽、覆冰(雪)、酸雨(雾)和高海拔下的外绝缘选择将是其面临的关键技术之一。作者以国内外现有研究成果为基础,阐述了我国特高压直流输电线路外绝缘选择的特殊性,污秽、覆冰(雪)、酸雨(雾)和高海拔等对特高压直流绝缘子放电特性的影响,高海拔下长空气间隙的放电特性。指出污秽、覆冰(雪)、酸雨(雾)和高海拔是影响特高压直流输电线路绝缘子、空气间隙电气特性和外绝缘选择的重要因素,提出在应用现有方法进行特高压直流外绝缘选择时必须考虑污秽、覆冰(雪)、酸雨(雾)和高海拔的影响并加以修正。

高压直流输电线路耐张串用长棒形悬式瓷绝缘子的机械特性

耐张串对绝缘子提出了更高的要求,目前主要采用盘形瓷绝缘子和玻璃绝缘子,但是瓷绝缘子和玻璃绝缘子为了防污闪,都设计得很长很重,瓷绝缘子的零值问题更是非常突出。长棒形悬式瓷绝缘子是一种性能优良的绝缘子,在高压直流输电线路耐张串上有着广泛的应用前景。为此,结合Ansys力学软件通过计算和力学试验,分别研究了长棒形悬式瓷绝缘子在集中力作用下的力学特性、在均布力作用下的力学特性、在扭转力作用下的力学特性、拉伸破坏特性以及端部附件的机械安全问题,最后得出结论:长棒形悬式瓷绝缘子的静态力学特性能够满足高压直流输电线路耐张串的要求,从机械性能上来讲,可以应用在高压直流输电线路耐张串上。

特高压直流输电线路污秽外绝缘设计及配置

针对污秽外绝缘设计是±800kV直流工程关键技术问题之一,提出了对±800kV直流输电线路绝缘子串进行污秽外绝缘设计考虑现场污秽度校正、NSDD校正及采用污耐压方法进行污秽外绝缘设计的方法;根据瓷、玻璃绝缘子的污耐压曲线对±800kV直流输电线路"I"型绝缘子串进行了污秽外绝缘设计。结果表明,在轻污秽度等级下,采用210kN盘形悬式绝缘子,按爬电距离等同原则换算需64片,按结构高度等同原则换算需67片。

复合绝缘子用于高压及特高压直流输电线路的可靠性研究

介绍了中国电力科学研究院在硅橡胶伞裙护套的耐直流电蚀损及漏电起痕性能、离子迁移对芯棒机械强度的影响、沿面泄漏电流对其端部金具的腐蚀以及复合绝缘子的直流污闪特性等方面的主要研究成果。现场调查和实验室试验结果表明,复合绝缘子在直流线路上使用是可行的,能够提高线路运行的可靠性,提出复合绝缘子也可以可靠地应用于特高压输电线路。

特高压直流输电线路低零值绝缘子带电检测装置

泄漏电流是随时间变化的物理量,造成绝缘子绝缘电阻测量法检测困难,由于在线检测的绝缘子数量多,工作量大。为解决以上问题,设计了一种带电测量±800 k V特高压直流输电线路绝缘子绝缘电阻的检测装置。正常工况下控制该装置在耐张绝缘子串和垂直绝缘子串上的攀爬翻转,同时在不受泄漏电流影响的情况下完成绝缘子绝缘电阻检测工作。实验数据表明:该装置测量绝缘子绝缘电阻的误差在5%以内,能很好地判断出正常运行线路绝缘子是否为低值或零值绝缘子,进而判断绝缘子的优劣状态,达到实验目的。本装置具有结构简单,灵活性高,可靠性强的特点,具有较好的实用性。

深度学习下直流输电线路绝缘子破损识别仿真

输电线路绝缘子由于架设在野外,受天气因素、环境污染等影响,使得绝缘子发生破损,导致输电线路供电中断。为避免输电线路发生故障,最大程度保障电网安全运行,提出基于深度学习的直流输电线路绝缘子破损识别方法。分析航拍图像噪声来源,利用中值滤波算法确定像素中值,经过非线性平滑处理去除噪声。分析常见的绝缘子破损类型、破损表现及原因,建立随机森林决策树。通过深度学习,选出明显的破损特征作为识别依据;构建Alex Net卷积神经网络模型,计算损失函数,确定最佳学习速率;通过学习训练,输出识别结果。实验结果显示,所提方法能够增强图像细节信息,且绝缘子破损识别正确率在0.8以上、收敛速度快。

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。

节点解析法研究特高压廊管气体绝缘输电线路的热特性

根据能量守恒定理发展了一种求解廊管特高压气体绝缘输电线路(GIL)热特性的节点解析法,并基于已有文献中的实验数据验证了该方法具有较高的准确性。利用该方法,结合苏通GIL廊管工程运行工况特点,以国产1 100kV的GIL为研究对象,研究了GIL材质、环境温度(15~40℃)、负载电流(2~8kA)、管道内压(0.1~1 MPa)等参数对GIL热特性的影响。结果表明:A类材料GIL传热性能优于B类材料GIL;环境温度与GIL温度呈线性正比关系;负载电流越大,GIL的温度越高,GIL温度与负载电流间的关系近似呈指数函数形式;管道内压只对导体温度有影响,对外壳温度无影响,同时随管道内压的增大导体温度降低,但是导体温降较小。该方法和计算结果为GIL热可靠性设计与温度监测系统设计提供了理论依据。

高压输电线路复合绝缘子硅橡胶内部缺陷超声检测

本研究提出使用超声波技术检测高压输电线路复合绝缘子硅橡胶内部缺陷的方法,以不同内部缺陷的复合绝缘子硅橡胶试样为研究对象,选择透声层厚度为1/4波长的相控阵超声探头,通过直接接触法对试样进行多角度扫描、无损检测,通过ANSYS软件构建试样的二维截面有限元模型,分析缺陷情况。然后通过降低盲区和旁瓣影响、提升分辨率,提高复合绝缘子硅橡胶内部缺陷检测的准确性。结果表明:存在缺陷硅橡胶试样的超声波形与正常硅橡胶试样的超声波形差异较大,通过超声波技术可以有效检测复合绝缘子硅橡胶内部破损或结构贯穿缺陷,并准确定位缺陷的具体位置;复合绝缘子上的金属配件会影响超声检测的准确性。

高压输电线路绝缘子在线监测关键技术分析

在各类高新技术快速发展的形势下,社会对电力能源的需求也随之增大,有效推动了电力工业的发展进程。在近些年的发展中,无论是系统装机容量,还是输电线路的电压等级,均有所提升,这同时也对电力系统的运行安全提出了更高的要求。目前来看,因空气污染问题较为严重,输电线路经常发生绝缘子污闪事故,此类问题很可能造成大面积停电事故,对电力系统的运行可靠性带来较大威胁,常规的污秽处理手段很难使绝缘子始终保持良好绝缘运行状态。因此,围绕高压输电线路绝缘子的在线监测关键技术展开研究。

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。

±800kV特高压直流输电线路污秽绝缘设计及配置研究

对±800kV直流输电线路绝缘子串进行污秽绝缘设计时应该考虑现场污秽度(Sp)、现场等值附盐密度(Es)等因素校正,并提出采用污耐压方法进行污秽绝缘设计。根据瓷、玻璃绝缘子的污耐压曲线对±800kV直流输电线路"I"型绝缘子串进行了污秽外绝缘设计。结果表明,在轻污秽度等级下,采用210kN盘形悬式瓷绝缘子,按爬电距离等同原则换算需64片,按结构高度等同原则换算需67片。

超高压输电线路中直流融冰技术的相关应用研究

超高压输电线路运行中线路覆冰会极大的提升电力系统故障几率。如果人工除冰不仅工作量大,需要投入大量人、财、物,并且还需要高空作业,风险较高。这就需要采用超高压输电线路自融策略,如保线电流法、三相短路融冰法、直流融冰法等。其中,直流融冰法更适用于超高压输电线路。基于此,本文就针对超高压输电线直流融冰技术展开进一步分析。

特高压交直流输电线路带电作业安全防护及碳减排效应分析

特高压(ultra high voltage,UHV)交流与直流线路同廊道运行时带电作业区域电压高、场强大,交直流混合电场比单一电场更为复杂。为确保作业人员安全,结合实际±1100 kV直流和1000 kV交流线路,建立了包含输电导线、杆塔及带电作业人员的三维计算模型,通过分析开展带电作业时人员的体表混合场强、电位转移电流及暂态能量,对作业人员安全防护进行研究。结果表明:随着作业人员不断接近直流线路,体表场强受交流线路影响越明显,最高可使作业人员体表场强增大约9%,达到1920 kV/m;交流线路的存在将导致电位转移电流增长约7%,但对暂态能量影响较小。通过对特高压线路不停电检修所减少的碳排放量进行进一步计算,验证了特高压带电作业对减少碳排放具有促进作用。

机载LiDAR辅助下高压直流输电线路档侧弧垂检测方法研究

进行高压直流输电线路档侧弧垂检测时,由于未进行输电线路建模,导致检测精度较低。对此,提出机载激光探测及测距(LiDAR)系统辅助下高压直流输电线路档侧弧垂检测方法。首先,对采用机载LiDAR获取的高压直流输电线路点云数据进行离群点滤波处理。其次,通过高程阈值与格网高差提取滤波处理后的线路点云数据,以此建立高压直流输电线路模型。接着,通过高压直流输电线路模型、考虑不同工况的载荷条件,计算线路在不同工况下对应的许用应力与比载,以确定有效临界档距。最后,根据计算得到的应力结果,在高压输电线路模型上模拟档侧弧垂曲线。将模拟的档侧弧垂曲线与实际观测到的弧垂数据进行对比,以实现弧垂检测。试验结果表明,所提方法在不同工况下展开弧垂检测的误差均值控制在0.02以内。该方法具有实用性。

基于自定义电流突变量的高压直流输电线路纵联保护原理

直流线路保护是直流输电技术发展的关键问题,其主要技术难点在于快速可靠地识别线路故障。电流差动保护受分布电容电流影响明显,需要延时、动作速度慢;而现有的其他纵联保护在对边界元件的依赖程度、过渡电阻耐受能力和抗干扰能力上仍有提高空间。针对上述问题,分析了高压直流输电线路电流突变量的故障暂态特征,并定义了一个新的电流突变量概念,利用自定义电流突变量的极性特征识别区内外故障;在此基础上,提出了一种基于自定义电流突变量的高压直流输电线路纵联保护方案。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真模型对所提保护方案进行了仿真验证。仿真验证表明,所提保护无需延时即可正确识别区内外故障,还带有故障选极的效果,且不依赖于边界元件,过渡电阻耐受能力高、抗干扰能力强,具有较高的灵敏性和可靠性。