特高压直流线路复合绝缘子积污特性仿真及现场实测研究

针对特高压直流线路现有标准型或钟罩型瓷或玻璃绝缘子积污数据多,复合绝缘子积污数据较少,且多为不带电状态,无法准确获得电场力与风力、重力等综合作用对运行中复合绝缘子积污特性影响程度的问题,以±800 kV特高压直流线路为例,对其运行复合绝缘子带电积污特性开展仿真分析,并在线路综检期间对其现场污秽度进行实测验证。结果表明,污秽颗粒在带电复合绝缘子表面沉积是空气曳力、自身重力和电场力共同作用的结果,污秽颗粒电荷的增加、电场力的增强对颗粒运动过程影响更明显,即大气风力越小,电场力对污秽沉积的作用越明显。特高压直流线路复合绝缘子高压端伞裙的等值盐密高于中、低压端,整串分布且呈“U”型,与带电复合绝缘子的沿串电场分布规律一致。

基于单回线路信息的同塔双回高压直流线路故障选线方法

同塔双回高压直流线路间存在复杂的故障电磁耦合关系,大大增加了各回高压直流线路故障选线的难度。为此,基于同塔双回高压直流线路故障行波的相模变换,分析了基于现有单回线路模量行波计算方法所得到的同塔双回高压直流线路故障回和非故障回的模量行波特点;利用故障回和非故障回地模波和线模波的积分比值以及地模波的极性的差异,提出了1种基于单回线路信息的同塔双回高压直流线路故障选线方法。基于PSCAD/EMTDC的溪洛渡—广东±500 k V同塔双回高压直流输电系统的仿真结果表明,该方法能在行波到达后1 ms时间内快速、可靠地识别出故障极线,且所需采样频率为与实际工程相符的10 k Hz,具有工程实用性。

±800 kV特高压直流线路地线断线故障分析

提升抗冰能力对线路安全运行至关重要。对某±800 kV特高压直流线路地线断线故障现场的环境及录波进行了分析,开展了地线断口静态分析及扫描电镜试验、拉断力试验,并对导地线间距进行了仿真计算。试验和仿真计算表明:特高压直流导地线覆冰厚度差异较大,随着地线覆冰厚度的增加,导地线间间距逐渐减小,在大风作用下极易发生空气间隙不足放电。本次特高压线路故障原因为重覆冰引起导地线空气间隙距离不足,导致放电烧伤和拉断地线。微地形区线路覆冰情况可能超过设计值,应考虑现场实际覆冰厚度、导地线覆冰厚度差值、故障区段微气象和微地形等因素,确保线路设计运行有充足裕度。

新疆地区±800kV特高压直流线路导线选型研究

对导线选型进行研究是特高压直流线路的重要工作之一,导线在输电线路中作为电能输送的主要载体,是最重要的组成部分,在保证输送电能安全可靠的同时,必须满足环境保护相关要求与经济合理。针对不同型号的导线方案,从电气特性、机械性能等方面进行比较,并基于导线、杆塔与基础等工程量对线路造价进行比较,从而确定合理的特高压直流线路导线方案。

特高压直流线路与交流线路同走廊时混合电磁环境的计算

总结了工频电场、合成电场、工频磁场、直流磁场、可听噪声和无线电干扰的标准,提出了交直流同走廊架设时混合电磁环境的合成和评价方法。以上海地区±800kV直流线路与不同电压等级多回交流线路同走廊为例,对混合电磁环境进行了分析计算,包括混合电场、混合磁场、可听噪声和无线电干扰。提出了±800kV直流线路及500kV、220kV交流线路间平行接近距离,给出了各条线路导线对地最小高度,确定了集中规划走廊内建筑物及民房的最小拆迁范围。

±800kV特高压直流线路暂态保护

在对±800kV特高压直流系统的线路故障、区外故障、雷击等暂态过程的暂态特征进行理论研究的基础上,利用小波变换对各种暂态电压进行了多尺度分析,分析结果表明,暂态电压故障分量的谱能量分布特点揭示了对应暂态过程的内在特征,利用这些特征构成暂态保护判据可以可靠地识别直流线路故障;通过PSCAD/EMTDC的大量仿真计算,验证该原理可靠性高、动作速度快,满足特高压直流线路保护快速、灵敏、可靠的要求。

同塔双回高压直流线路地面合成电场的计算方法

我国计划在实际工程中采用同塔双回高压直流线路,由于该类线路在世界上无工程应用先例,需要研究其地面合成电场的有效计算方法,以满足工程设计和环境保护需求。考虑极导线对地距离不同和极导线布置方案对每一极导线起晕电压的影响及正负极导线起晕场强的差别等因素,提出一种计算同塔双回高压直流线路地面合成电场的方法。利用同塔双回直流模拟试验线段,对极导线按不同方案布置时的地面合成电场进行测试,并采用该文方法对地面合成电场进行计算。结果表明,采用该文方法计算极导线按不同方案布置时同塔双回直流线路的地面合成电场,其分布规律与实测结果基本吻合;地面最大合成电场计算值与实测结果基本一致。

特高压直流线路保护研究现状分析

文中以特高压直流输电线路保护为对象,分析了国内外实际工程应用中继电保护技术和原理存在的问题。行波保护作为现有特高压直流线路的主保护优势明显,但存在耐过渡电阻能力有限、对采样频率要求高等问题。微分欠压保护作为行波保护的冗余保护,缺点类似行波保护,同时缺乏整定依据等。低电压保护在耐过渡电阻能力方面较强,但其选择性较差,动作速度不够快。电流纵差保护选择性好,但由于受到线路分布电容的影响且动作时间长。文中通过梳理当前特高压直流输电线路继电保护技术进展以及存在的问题,并提出利用边界元件、特征频率、控制与保护结合等进一步的研究思路和技术展望。

特高压直流线路对调幅广播台无源干扰防护间距的求解

采用输电线路无源干扰线-面混合模型计算无源干扰水平,即将线路铁塔仿真为面模型,地线仿真为线模型,整个仿真模型采用垂直极化平面波进行激励.计算无线电台的整个工作频段以确定防护间距所在的区间,然后采用二分法逐步缩小区间,直到区间长度小于允许的误差,从而得到较准确的防护间距.以调幅广播收音台一级台为例,求解了特高压直流输电线路对其的防护间距.

雷击特高压直流线路行波保护误动分析与优化策略

特高压直流工程在实际运行中存在雷电流绕击直流线路一极,非雷击线路行波保护发生误动的风险,并因此导致直流系统双极闭锁事故的发生.文中基于实际运行中某特高压直流工程的EMTDC仿真模型,建立了正确的雷击模型,并对雷击情况下行波保护特征量电压变化率d U/dt、电压变化量ΔU、电流变化量ΔI的动态响应特性以及特征量在时序上的逻辑配合情况进行研究.分析表明,线路一极遭受雷击后,非雷击极在受扰恢复过程中,两极线路间电磁耦合作用致使非雷击线路电气量剧烈波动,引起保护特征量的响应恰好满足其既定的延时逻辑关系是非雷击线路行波保护误动的重要原因.据此,提出了在原有行波保护电压判据的基础上增加一个辅助延时闭锁逻辑的行波保护的优化策略,以实现在不牺牲保护灵敏性和速动性的基础上提高选择性的目的,经过仿真验证了所提策略的有效性.

基于行波调谐能量的高压直流线路纵联保护

为提高直流线路后备保护动作性能,提出一种基于行波调谐能量的高压直流线路纵联保护。利用S变换提取直流滤波器调谐频率下的故障电压、电流分量,计算前行波与反行波,分析证明调谐频率下的前、反行波在线路边界处满足全反射的关系。区内故障时,线路两端的前、反行波暂态调谐能量比值均接近于1;区外故障时,远离故障的一侧前、反行波暂态调谐能量接近1,而另一侧的比值非常大。区内、外故障时线路两端暂态调谐能量比值差异明显,可用来识别线路故障。该方法原理简单,门槛值便于整定,对通信的要求较低,适合作为高压直流线路的后备保护。PSCAD/EMTDC仿真结果证明,该保护在不同故障位置、故障类型的条件下均能准确判别区内、外故障,并具有良好的耐受高阻故障能力。

高压直流线路开路试验的控制原理及保护分析

高压直流线路开路试验是一种检测手段,主要是对换流站直流侧进行加压,其控制理念和相关保护全然不同。若控制保护异常,直流电压会异常升高或者不变,最终导致试验失败。结合常规直流系统线路开路试验,介绍了线路开路试验的控制原理,比较了理论计算与实际工程中的母线电压最大值,得出直流线路电压参考值和实际电压测量值可以同步变化,差值不超过10kV。为了在试验不成功时闭锁换流器,采用了ABB公司Mach2系统中的电压差值保护、过流保护、过流后备保护和保护性触发等保护技术。通过保护分析得出:在原理上、工程上、保护上,直流系统的正常运行和开路试验有所不同。

高海拔特高压直流线路电磁环境特性研究

为解决高海拔特高压直流输电线路电磁环境（EME）特性、预测与防护等问题，依托特高压工程技术（昆明）国家工程实验室，建立了首个高海拔特高压直流线路电磁环境测试平台，开展了长达6a的试验研究，获得了直流线路电磁环境参数特性规律；得到了可听噪声为1dB／1000m、无线电干扰场强为4．3dB／1000m的海拔修正系数，提出了考虑气象参数的直流线路无线电干扰和可听噪声的预测式，并开展T＋800kV楚穗直流线路实测对比；提出了改善线路下方地面合成场强的引流屏蔽措施，可使其最大值降低50％。

基于时频谱相似度的高压直流线路行波保护方法

直流输电线路保护系统是支撑直流工程安全稳定运行的保障,中国高压直流线路大多采用信号变化率作为保护判据,在发生高阻接地故障时具有拒动的风险。为此,该文分析直流线路区内与区外故障电流行波的特征,提出一种基于时频谱相似度的高压直流线路行波保护方法。该文所提方法基于直流系统自身固有的结构与参数特征,充分利用故障暂态所产生的电流暂态信号中蕴含的丰富故障信息,在高阻接地故障情况下依然能够准确识别故障区域。

高压直流线路短路故障行波保护动作概率计算与分析方法

行波保护是高压直流线路的主保护,直流线路发生短路故障时保护的正确动作对保证系统安全有重要作用。然而由于该保护利用故障初期暂态电气量构成保护判据,实际的行波保护方案对区内短路故障的判别具有很强的不确定性,或概率性。为定量描述这种概率性,提出了一种高压直流线路短路故障行波保护动作概率计算与分析方法。即在充分考虑实际行波保护动作逻辑及系统运行方式的基础上,综合计及故障类型、故障位置、过渡电阻、故障时刻等不确定因素的影响,基于Latin超立方抽样技术对现有行波保护方案的动作概率进行计算。算例以云广±800 kV特高压直流输电实际工程中的行波保护方案为研究对象,探明了故障条件中各因素对行波保护动作概率的影响程度,分析了运行方式变化带来的不利影响。

±800 kV特高压直流线路V型悬式复合绝缘子表面电场分析

特高压直流线路带电作业及一些金具的安装与绝缘子表面的电场分布密切相关,为了得到电场分布,采用Solidworks建立仿真模型,根据实际情况加载±800kV的电压,对于复合绝缘子串中出现导通性故障的部分进行电位耦合,结合Ansys有限元分析方法,给出V型复合绝缘子串正常和模拟局部导通性故障情况下的电场分布云图,以及局部导通性故障情况下轴线及其周围合成场强的分布情况,进而分析局部导通性故障对绝缘子串的影响,从而为绝缘子串结构设计、带电作业等方面提供参考依据。

雷击高压直流线路杆塔时的过电压和闪络仿真研究

雷击高压直流线路杆塔时,由于预先存在的直流工作电压对杆塔间隙的电气强度可能带来较大的影响,因此线路的耐雷性能与交流情况的不同。作者建立了雷击直流线路杆塔时的线路模型、杆塔模型、闪络判据等,采用仿真软件PSCAD/EMTDC对雷击直流线路杆塔的过电压和闪络进行了仿真分析,讨论了各种运行方式下直流工作电压对线路耐雷性能的影响。仿真分析结果表明:+500kV单极-金属回线运行与双极±500kV运行时,正极线的耐雷水平基本相同,负极线的耐雷水平远高于正极线;-500kV单极-金属回线运行时线路的耐雷水平最高。

±800kV特高压直流线路复合绝缘子均压环优化设计

建立了均压环模型,分析了±800kV特高压直流输电线路单V型复合绝缘子悬垂串安装均压环前后的沿面电位和电场强度分布情况,分析后发现:未安装均压环时,绝缘子沿面电位分布极不均匀,导线侧电场畸变严重;在导线侧配置大小双均压环、杆塔侧配置中均压环,可有效改善导线侧特别是金具、芯棒、护套界面处的电场分布,有利于防止电晕和提高绝缘子运行可靠性;增加屏蔽深度和外径可明显改善复合绝缘子表面电场分布,管径对均压环自身的表面场强有显著影响。最后推荐了±800kV复合绝缘子均压环的优化配置方案。

利用边界能量的高压直流线路纵联保护方案

根据高压直流输电线路两端平波电抗器特有的边界结构特点,提出一种基于平波电抗器两侧特定频段暂态能量比值的纵联保护方案。系统正常运行时,线路两端保护安装处的特定频段暂态能量几乎为零;线路故障后,该能量值明显增大。区内故障时,两端保护安装处的特定频段暂态能量均大于平波电抗器阀侧的值;两端区外故障时,故障端保护安装处特定频段暂态能量小于该端平波电抗器阀侧的值。以此为基础,该文提出根据故障极与健全极线路上特定频段暂态能量的差异实现准确选极的方案。该方案对采样率要求低、反应灵敏、可靠性高且两端不需要数据同步,大量仿真结果表明,新方案可以快速准确的实现区内外故障判别,并具备较好的抗过渡电阻能力。

基于Deutsch假设法和有限元法的高压直流线路地面合成电场对比分析

高压直流线路在我国实际工程中得到广泛应用,基于Deutsch假设的方法和有限元法常用来计算其地面合成电场。为此,对比分析了2种计算方法的区别及可能造成计算误差的原因,讨论了采取不同的方法计算同一水平排列或垂直排列高压直流线路地面合成电场时带来的计算结果差异。结果表明：对于水平排列直流线路,采用基于Deutsch假设的方法得到的地面合成电场最大值与等效导线有限元法的相对差别不到4%,而与分裂导线有限元法的相对差别通常在10%以上;对于垂直排列直流线路,采用基于Deutsch假设的方法得到的地面合成电场最大值与等效导线有限元法的相对差别在5%~15%之间,而与分裂导线有限元法的相对差别通常在30%以上。