±800kV输电线路带电作业技术研究

±800kV高压输电线路具有输电容量大、断面积大、耐受电弧对线路冲击、电力损耗小等优点。然而在维护和检修±800kV输电线路时,由于电压等级的高和以下地面的设备难以满足维护需求,需要采用带电作业技术。带电作业是在带电状态下进行的工作,虽然效率高,但安全性十分危险,如果带电作业技术和工具不当,会对工作人员造成极大威胁。因此,文中研究适用于±800kV输电线路的带电作业方法和工具。研究结果表明,采用先进的带电作业技术和适用的工具,可以有效地提高±800kV输电线路的带电作业效率和安全性。

无功补偿控制策略在±800kV换流站中的应用

随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的增长,无功功率对维持电力系统稳定性和质量具有不可替代的作用。文章从优化控制算法、静态无功补偿与动态无功补偿的组合、动态无功补偿、静态无功补偿等4个层面入手,分析无功补偿控制策略在±800kV换流站中的应用,全面解决高压直流输电系统换流站中的无功功率问题的同时,为进一步促进无功补偿技术的广泛应用提供参考。

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。

±800kV特高压直流换流站绝缘配合方案分析

换流站绝缘配合是±800kV特高压直流输电工程实施中的关键技术之一。基于向家坝—上海和云南—广东2项±800kV特高压直流输电工程,从平波电抗器分置和换流站避雷器配置2个角度分析了特高压直流换流站绝缘配合的特点。重点分析了平抗分置方式在特高压输电中的经济技术优势,指出平抗分置将是特高压换流站平波电抗器的首选布置方式。给出了2个换流站的避雷器布置方案,描述了各个避雷器的保护功能,最后分析了特高压工程采用并联避雷器对直流极线平波电抗器的端对端保护功能,以及2个工程对最高端Y/Y换流变阀侧所采用的不同保护方式的优缺点。

±800kV特高压直流换流站绝缘配合

为合理确定±800kV特高压换流站设备绝缘水平,分析了换流站避雷器保护配置方案、绝缘配合的原则、绝缘裕度(包括换流变套管绝缘裕度的取舍)等关键问题,建议晶闸管阀、雷电冲击和操作冲击的绝缘裕度降低到10%,而特高压直流换流站直流侧油浸式设备不再采用SIWL/LIWL的比系数(0.83)和靠至高一级的标准绝缘水平等级;对于换流变内绝缘与套管绝缘间的裕度,建议直流800 kV换流变套管的直流耐受试验和极性翻转试验(都带局部放电测量)的试验水平取绕组相应耐受电压水平的1.15倍,而雷电和操作冲击试验电压水平由按比绕组绝缘水平提高10%降低到提高5%执行;最后初步探讨了避雷器的参数与特性、设备的保护水平。

±800kV云广UHVDC输电线路合成场强计算

为研究和确定高压直流输电线路的特有电磁环境参数(也是主要的环境影响指标之一)合成场强,利用有限元法计算了±800 kV云广特高压直流线路为5分裂和6分裂共5种极导线,极导线间距为22 m,对地最低距离为16、18、20和22 m时导线下方地面处的合成场强。提出了±800 kV云广特高压直流线路下地面合成场强按30kV/m控制,当采用5×LGJ-630/45及以上截面极导线时,导线最小对地高度应≮18m的结论。

污秽条件下±800kV直流输电线路电晕特性

±800 kV特高压直流输电线路起晕特性是影响其线路结构和建设费用的重要因素。起晕特性与导线表面状态相关,而直流电压下导线表面更容易积污,更严重影响输电线路的电晕特性。为了深入研究特高压直流输电线路污秽电晕问题,利用电晕笼研究了导线表面分别附有不同表面密度的模拟污秽和碳粉时的起晕特性并分析了污秽对±800 kV特高压直流输电线路电晕特性的影响。结果表明:当导线表面分别附有模拟污秽和碳粉时,在实际特高压直流输电线路表面场强附近,随污秽度的增加,电晕电流的增加趋势不同。起晕电压随污秽度的增加呈负指数下降,有饱和趋势,其中碳粉污秽对负极性电晕起始电压影响最大。根据实验结论和仿真研究,初步得出了±800 kV特高压直流输电线路导线电晕起始电压与表面污秽度之间的函数关系。

±800kV圆环接地极电流场温度场耦合计算

电流场与温度场作为一对因果场量,其求解相对复杂。文章首先基于场路耦合法在考虑电极自阻的情况下对±800kV圆环接地极电流场进行计算,然后将电流场计算结果作为温度场的计算条件,采用三维有限元法对温度场进行求解,并对计算结果给出了工程实例验证。以此耦合算法为基础,在相同电极长度和截面尺寸下对不同圆环电极型式的接地特性进行了计算比较,得出对实际工程具有参考意义的结论。同时分析了土壤电阻率、电极埋深等参数对接地性能的影响,并根据相应的影响规律给出了切合实际的工程建议。

±800kV直流输电空气间隙外绝缘特性研究

给出±800kV特高压直流输电工程线路杆塔和换流站直流场空气间隙操作冲击和雷电冲击放电特性的试验研究结果;讨论不同海拔高度下操作冲击放电电压的校正方法,并给出海拔校正系数;对±800kV直流输电杆塔和换流站最小典型间隙距离提出建议,为±800kV直流换流站及输电线路工程建设的设计提供了依据。

±800kV直流输电工程空气间隙海拔校正系数试验研究

分别在0、1 970、2 245和3 723 m海拔地区开展了±800 kV直流输电线路真型尺寸模拟杆塔和换流站极母线空气间隙50%操作冲击放电特性对比试验研究。通过分析计算,给出了±800 kV高压直流工程高海拔地区直流线路和换流站典型空气间隙操作冲击放电电压的海拔校正系数;并讨论了高海拔地区空气间隙放电特性的校正方法。

g参数修正法用于浙西±800kV换流站阀厅空气净距设计

±800 kV特高压直流换流站的阀厅空气净距设计是特高压直流工程实施中的关键技术之一。由于换流站阀厅内部有空调系统调节,大气密度、温度、湿度等都不同于标准气象条件。为此,采用g参数法对非标准气象条件下空气间隙的放电特性进行修正。该方法基于大气密度修正系数k1和湿度修正系数k2,系数k1和k2由阀厅气象条件和因子m、w共同确定,而因子m和w则取决于参数g。由于参数g在获得时需要通过待求的空气间隙距离d,因此该方法在应用过程中需要多次迭代计算。研究结果表明,采用最新的g参数曲线得到的空气净距略小于按照以往曲线所得结果,且由于误差限制该方法适用于海拔≤2000 m的修正。将该方法应用在浙西±800 kV特高压直流换流站的阀厅空气净距设计中,得到了阀厅内主要位置的最小空气净距,其中直流侧高压母线对地推荐最小空气净距≥8.7 m。

±800kV特高压直流输电线路的电位转移电流特性

为了确保±800kV特高压直流(UHVDC)输电线路带电作业过程中线路和作业人员的安全,对带电作业进入等电位过程中的电位转移电流特性进行研究有助于采取适当的防护措施。为此,采用光纤脉冲电流测量系统对进入±800kV特高压直流输电线路过程中的电位转移电流进行了测量,进入直流等电位过程中的电位转移电流脉冲最大幅值为149.98A,脉冲宽度为几十μs,正极性和负极性脉冲都存在。根据进入交直流线路等电位的特点,采用电磁分析软件研究了进入等电位过程中作业人员与极导线间的电位分布,计算了作业人员与极导线和杆塔等接地构件间的电容,根据这些参数建立了交直流线路进入等电位过程中的电位转移电流的分析模型,对特高压交流(UHVAC)与特高压直流线路的电位转移电流进行了计算。计算与测量结果表明特高压直流线路的电位转移电流远小于特高压交流线路,可以为特高压输电线路带电作业方法的选取提供参考。

±800kV特高压直流耐张串应用复合绝缘子的可行性

复合绝缘子因其优异的耐污性能和良好的技术经济性而在特高压直流输电线路中有良好的应用前景。对特高压直流线路耐张串上使用复合绝缘子的机械性能进行研究,通过建立输电导线有限元模型和耐张串多串绝缘子并联模型,仿真计算得到不同并联串型布置下,耐张串在各种动态运行工况下承受的最大动态机械载荷;对比仿真计算结果,考虑复合绝缘子长期运行的机械可靠性,给出特高压直流线路上应用复合绝缘子耐张串的推荐选型方案;综合仿真理论分析和已有的复合绝缘子试验结果可知,特高压直流线路耐张串上应用复合绝缘子是可行的。

±800kV直流输电工程空气间隙放电特性试验及间隙距离选择

针对±800 kV直流输电线路直线塔真型尺寸模拟杆塔空气间隙进行了50%操作冲击和雷电冲击放电特性试验研究,给出了±800 kV杆塔最小间隙距离的推荐值;对±800 kV直流换流站典型极母线空气间隙进行了50%操作冲击放电特性试验研究,给出了±800 kV换流站典型电极最小间隙距离的推荐值。

云广±800kV特高压直流对南方电网稳定性的影响

为了对中国南方电网2010水平年输电网络结构进行检查和考核,基于丰大方式下包含5条直流的多馈入系统网络结构,提出了该水平年的动态等值方案,采用EMTDC程序建立了多馈入系统研究模型,对贵广、天广、三广、贵广2回以及±800 kV云广特高压直流5回直流落点广东交流系统发生单一、严重故障和云广直流闭锁及直流线路故障时的交直流系统动态性能和相互影响进行了研究,结果表明,从系统安全稳定的角度考虑,该网架结构是可行的。

±800kV/4750A特高压直流输电换流阀研制

中国电力科学研究院成功研制了具有完全自主知识产权的800 kV/4 750 A特高压直流换流阀,并通过了型式试验。分析换流阀研制所涉及的基础理论和关键技术。从工作原理、运行工况、电气拓扑和宽频模型等角度完成对换流阀的物理解构;研究换流阀设计开发工作所涉及的暂态电磁特性分析技术、非线性组件协调配合技术、晶闸管反向恢复过程的解析逼近与动态仿真模型、抗震设计技术、换流阀系统热力场分析与冷却技术、自适应换流阀触发监控系统等系列关键技术。从关键零部件、阀模块样机及阀塔样机研制3个层面分析换流阀样机的主要设计理念、设计原则和技术特点。

向家坝—上海±800kV特高压直流工程直流滤波器过电压与绝缘配合研究

基于向家坝—上海±800 kV特高压直流输电工程,给出了两种直流滤波器暂态计算必须考虑的故障工况:直流极线接地和直流极线侵入操作波。介绍了这两种故障的模拟计算方法,给出了计算中采用的陡波模型。模型中需要考虑直流母线寄生电感、滤波器高压端电容器寄生电感和滤波器避雷器保护特性等因素。计算结果给出了电抗器和电阻器的最大暂态电流和冲击能量,根据计算得到的避雷器最大配合电流确定了避雷器的保护水平,进而依据绝缘裕度确定了该特高压直流工程直流滤波器各设备最终的绝缘水平。

高海拔地区±800kV特高压直流输电系统绝缘子带电自然积污特性

为了研究特高压直流绝缘子的自然带电积污特性,进行了全电压全尺寸特高压直流绝缘子积污特性试验。测定了绝缘子的等值盐密(ESDD)、等值灰密(NSDD),分析了不同材质(复合硅橡胶、玻璃、瓷)的绝缘子串,不同串型(I悬垂,V悬垂,耐张)的绝缘子串,不同伞形结构(复合伞裙、钟罩、三伞、瓷长棒)的绝缘子串,以及绝缘子伞裙上下表面和沿绝缘子串不同位置(高压侧、地侧、中间)的积污状况。初步结果表明:不同材质绝缘子串中瓷绝缘子积污最轻;不同串型的绝缘子串中耐张串积污最轻;不同伞形结构绝缘子串中瓷长棒绝缘子是最小积污伞型;伞裙上下表面污秽状况差异巨大,绝缘子杆塔侧积污最重。研究结果可为我国高海拔地区(特别是昆明地区)特高压直流输电工程的外绝缘提供重要的参考。

±800kV直流输电线路雷击干扰短时窗电压均值识别方法

为快速准确地识别雷击干扰,分别对±800kV特高压直流输电线路的雷击未故障、雷击故障和接地故障进行了大量的电磁暂态仿真分析,并分析了±800kV特高压直流输电系统中控制系统的动作特性和边界元件的电压闭环传递特性。分析表明:在雷击故障或非雷击故障下,存在故障电流入地的集中参数通路,电压波形在5ms时窗内多次与零轴相交。在雷击未造成故障情况下,由于不存在故障电流入地的集中参数通路,保护安装处观测到的电压暂态波形在5ms时窗内围绕各极直流电压轴线上下交替变化并逐渐衰减至极电压轴线。因此,在雷击引起故障或非雷击故障情况下,5ms时窗内的电压均值较小;在雷击未引起故障情况下,5ms时窗内的电压均值接近于该极电压轴线值。基于此,利用5ms电压采样值直接计算均值,并将其作"归一化"处理,提炼出了基于短时窗电压均值的雷击干扰识别算法,该算法具有抗随机噪声能力强、可靠性高、计算速度快且兼有故障选极功能的特点,大量的PSCAD仿真结果表明,该算法有效。

±800kV直流线路杆塔塔头空气间隙的直流叠加操作冲击放电特性

国内外的文献资料表明空气间隙的放电特性在纯操作波和直流预电压情况下有很大的差别,这对高压输电线路塔头空气间隙的选择可能会有影响,因此在我国直流特高压杆塔空气间隙设计中需要对导线上直流预电压的影响进行研究。通过真型尺寸模拟塔头空气间隙放电试验,研究了特高压线路杆塔空气间隙在直流预电压叠加操作冲击下的放电特性,得到了叠加电压的试验数据。通过与纯操作冲击放电特性的比较,发现叠加电压情况下杆塔空气间隙的放电电压比纯操作冲击情况下高2%～4%,因此从安全的角度考虑,在特高压杆塔空气间隙设计中,采用纯操作冲击电压试验数据是可行的。