换流变阀侧套管水冷散热设计与优化分析

随着我国输电线路输送容量的提升,换流变阀侧套管的发热问题日益严重,为提升其长期运行可靠性,该文提出一种适用于换流变阀侧套管的强制水冷结构。采用三维电磁–热–流耦合方法对该结构套管温度分布进行仿真分析,并通过温升试验验证其冷却效果。仿真与试验结果表明,加入水冷结构后,套管内部温度下降明显,且当空气间隙为3mm、冷却水温为45℃时,温度对芯体电场影响最小。研究表明,强制水冷结构能有效解决套管发热问题,进而提高套管载流能力与运行可靠性。

特高压直流换流变压器阀侧套管高环温强电流下轴径向的温度分布规律

为准确评估高环温、强电流下胶浸纸换流变压器阀侧套管的热性能,通过夏季负荷高峰期?800k V特高压直金华站换流变压器的运行温度测量,及双12脉动阀组换流变压器侧电流频谱特征的仿真分析,设计了模拟90℃换流变压器油温和50℃阀厅空气温度的高环温强电流下的套管热点温度试验测量系统;利用轴径向测温法掌握了胶浸纸换流变压器阀侧套管芯体温度分布特征;建立用于热点温度暂态值计算的指数函数模型,提出了基于热时间常数的IEC套管稳态温度修正方法。该研究结果可为特高压胶浸纸换流变压器阀侧套管电热耦合优化设计及运行工况下热性能的考核和评估提供方法及理论指导。

南桥换流站极1换流变C相套管圆满调换

2013年1月14日凌晨3点，南桥站葛南直流极1换流变历经充电、不带线路OLT试验和保护校验等重重考验，圆满完成套管更换后的启动试验。更换前的套管为20世纪80年代产品，套管油中部分采用瓷套结构，在设计和制造工艺上存在诸多问题，为消除套管隐患，确保葛南直流的安全运行，本轮先调换极1换流变C相阀星侧套管、阀角侧套管以及网侧套管共计5支。

基于三维热力场耦合分析的换流变压器网侧干式套管拉杆连接结构力学计算及优化设计

换流变压器网侧套管在换流站系统运行中承担着关键作用,但在实际运行中其拉杆连接结构多次发生如拉杆断裂、拉杆与载流端子松脱等故障。本研究针对某出现故障的550 kV换流变网侧干式套管,采用三维电磁-热-流场耦合分析方法及热力场耦合分析方法,建立了套管及拉杆连接结构精细化模型,考虑了热传导、热对流、热辐射等条件,计算了网侧套管温度场及应力应变场分布。结果表明:换流变网侧干式套管的拉杆连接系统附近温度较高,拉杆表面大部分区域受到较大应力作用,拉杆与载流端子插接处应力极大,在工况反复热胀冷缩及换流变压器振动等因素的共同作用下可能导致拉杆与载流端子插接处脱开,电气连接失效。同时提出了采用导杆式插接结构替换拉杆连接系统的优化设计方案,通过仿真分析验证了导杆式套管温度分布及应力应变分布满足安全稳定运行的热裕度和机械裕度,为后续生产试验提供依据。

换流变阀侧套管温度分布的计算及其影响因素分析

换流变压器套管作为直流输电系统中的重要设备,不仅要求其有优异的绝缘性能,能够承受一定的机械载荷,还要求其正常运行时的温度不能超过绝缘材料的最高允许工作温度。针对500 kV换流变阀侧套管,应用三维有限元分析软件COMSOL以及ANSYS CFX对套管的温度分布进行了电-磁-热-流耦合计算。分析了环境温度、变压器油温、环氧芯子的热导率以及护套的热导率对温度分布的影响。结果表明:套管的最高温度出现在导电管与环氧芯子的界面处;环境温度、变压器油温与环氧芯子的热导率将会不同程度的影响套管的温度分布;在进行套管的热设计时需要考虑不同材料之间传热参数的配合,以获得最大的散热效率。

基于三维电磁-热-流耦合方法的换流变阀侧干式套管插接结构过热性故障研究

换流变压器阀侧干式套管采用表带触指作为导体的连接和载流结构,随着输送功率的提高,套管载流量不断提升,插接结构的接触电阻发热将影响套管的可靠运行。针对±500kV换流变阀侧干式套管,通过三维有限元分析耦合电磁、热、流等多物理场,考虑热传导、热对流和热辐射的影响,计算分析了插接结构发热情况下套管的温度场分布以及接触电阻不同程度劣化对套管热场分布的影响。结果表明:接触电阻劣化会引起插接结构局部过热,最终导致环氧芯体与导电管界面温度上升,影响套管安全稳定运行。同时,研究发现导电管温升与复合硅橡胶外套表面温升具有线性相关性,通过红外热像仪探测复合外套表面温度能够有效推测套管内部过热情况。该研究获得了套管温度场分布规律及接触电阻劣化后引起的过热性故障机理,相关成果可为运行单位提供在线监测依据。