HVDC换流变压器技术及现场维修情况

介绍了高压直流输电(HVDC)变压器及平波电抗器的磁芯设计、高压直流绕组设计、导线引出端(换流阀绕组)、直流套管设计方案,举例说明了高压换流变压器的制造过程与传统变压器制造过程的不同.并通过高压换流变压器试验,说明如材料、环境等条件对直流工作的影响.最后介绍了一些高压换流变压器的现场维修经验.

特高压直流套管气-固界面长时闪络放电特性及其影响因素

胶浸纸(resin-impregnated paper,RIP)干式套管内部的SF_(6)气体与环氧树脂浸纸电容芯体组成的气-固界面是套管内部易发生放电的绝缘薄弱点。该文搭建闪络放电特性实验平台,测试套管环氧浸纸试样和芯体模型在不同表面状态、微粒影响下的表面电荷分布,揭示多种因素对表面电场及闪络特性的影响机制。同时,对套管芯体缺陷试样长时局部放电至闪络放电发展过程进行试验验证。结果表明:高压侧区域套管气-固界面存在高分散性的纤维凸起,运行过程中吸附微粒,在直流电压作用下电荷积聚和电场畸变引发微弱起始局部放电;长期的电压作用使电荷积聚加剧,电场畸变程度进一步增大,局部放电频次和幅值逐步增加,最终导致贯穿性闪络放电。该研究可为胶浸纸套管芯子表面处理工艺的优化,以及长期直流下闪络放电的抑制措施的制定提供理论和实验依据。

±1100 kV直流U型结构穿墙套管空气间隙放电特性及间隙距离选择

±1 100 k V直流U型结构穿墙套管具有机械性能好、便于安装等优点,但U型结构穿墙套管端部均压环对墙体距离与对地距离相近,在设计中需要考虑这两类间隙的综合绝缘问题。因此,为保证±1 100 k V U型穿墙套管运行中的外绝缘安全,并系统掌握其电气间隙放电特性,采用均压环和钢架试品模拟±1 100 k V直流U型结构穿墙套管端部均压环对墙和对地电气绝缘间隙,开展了环对墙不同间隙距离、不同对地高度以及典型配置综合间隙操作冲击放电特性试验研究,获得了模拟±1 100 k V U型穿墙套管电气间隙的操作冲击放电特性参数,并结合系统操作过电压水平提出了±1 100 k V直流U型结构穿墙套管最小安全间隙推荐值,在海拔0、500、1 000 m的条件下,最小安全间隙配置取为12.1 m/12.4 m、12.6 m/12.9 m和12.8 m/13.1 m(均压环对阀厅墙体/对地)。

±800kV换流变压器阀侧干式套管的损耗分析

换流变压器阀侧用干式直流套管的电、热性能相互影响,因此实际运行中发生的电气绝缘失效与其热性能有直接联系。基于此,有必要对特高压换流变压器干式套管的损耗进行定量分析。换流变压器干式套管的总体损耗主要由载流结构涡流发热和套管芯体介质焦耳发热2部分构成,且实际承受的电流和电压波形均含有大量高次谐波成分。首先通过高压换流变干式套管的具体结构建立了芯子介质和载流结构涡流发热的理论计算模型,然后在实验室条件下获取了干式套管芯子用环氧浸纸复合绝缘的温变、频变非线性特性。进一步,基于频域有限元法,提出了换流变干式套管损耗的数值计算方法。最后,应用上述数值计算结果,分析了换流变压器干式套管在实际运行中发生绝缘失效的可能起因。研究结果可用于换流变套管的热性能计算,对高压干式套管现场运行、维护和事故分析具有一定指导意义。

复杂电场作用下换流变压器套管绝缘特性分析

换流变压器套管是高压直流输电系统的关键设备之一,在运行中需要承受各种类型的电压作用。为综合考量换流变压器阀侧出线套管的绝缘特性,笔者建立某干式直流套管数值分析模型,利用有限元计算方法计算套管在不同类型试验电压作用下的电场分布,分析套管绝缘性能。结果表明:换流变压器套管在交流电压下电场呈容性分布,且在环氧树脂主绝缘内较为集中;在直流电压作用下电场呈阻性分布,且在SF6气体内较为集中;直流电场下介质中积累的电荷造成极性反转时套管内电场突变,环氧树脂和硅橡胶中的电场在反转后瞬间均出现峰值;伞群中部硅橡胶中的峰值场强达到了直流稳态值的22.32倍,会对套管绝缘造成极大威胁。

±800kV换流变压器阀侧电容式直流套管电场分析

为研究特高压直流套管的绝缘性能,建立了±800 kV复合电容式套管有限元模型,用ANSOFT分析软件对内采用绝缘环氧树脂绝缘纸和外绝缘采用高温硫化硅橡胶外套制造的复合电容式套管进行二维电场分析,获得特高压直流套管内部精确场强分布和电位分布。该结果表明:套管内部环氧树脂中的屏障强迫了电位分布,使法兰附近的电场分布均匀,却造成法兰顶端等位线发生剧烈变化,径向电位梯度大;法兰部分与高温硫化硅橡胶伞裙的接连处电场强度最大,最大值达3.44 MV/m,在特高压直流运行时最易产生闪络,是必须注意的问题。

变压器套管介质损耗因数超标原因分析

针对双楼变电站1号主变压器套管例行试验中存在介质损耗因数超标的问题,从介质损耗因数增大原理、直流电阻试验数据和介质损耗数据三方面进行分析,认为套管介质损耗因数超标的原因是一次导电杆接触不良,并提出防范及判断该类主变压器套管介质损耗超标的建议。

±800kV柔性直流穿墙套管温升特性研究

通过材料特性研究、三维建模计算和验证试验,研究了特高压柔性直流穿墙套管交、直流等效电流下的温度分布特性,分析了仿真计算与实测温度分布之间的关系。

300kV穿墙管实验研究

使用中间充装SF6气体作为绝缘气体的陶瓷管外管、不锈钢内管,设计了适用于高辐射环境下使用的紧凑型高压穿墙套管,使用环氧树脂管模型代替陶瓷管进行了电压实验。实验结果表明,这种设计结构在耐压性能上能够满足使用要求,但要消除电晕还需进行细化改进设计。

汽轮机组断油烧瓦典型案例分析

汽轮机润滑油系统是保证汽轮机安全运行的重要系统,润滑油系统故障会造成断油烧瓦事故。断油烧瓦不是新课题,但判明断油烧瓦原因很重要,这涉及制定更合理的监管和预防措施。文章简述了印尼某电厂1号汽轮机停机过程中交流润滑油泵因线路故障停泵,同时润滑油系统未能切换至直流润滑油泵供油所引起的断油烧瓦事故。通过对事故经过的调查,分析了交、直流润滑油泵未正常联锁的原因,找出预防润滑油断油事故的措施。

±1100kV直流SF6穿墙套管伞裙结构设计

直流穿墙套管作为直流输电系统的关键设备,长期以来依赖进口,对其研究具有重要意义.本文基于GB/T 26218.3—2011《污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定第3部分:交流系统用复合绝缘子》及《±1100千伏特高压直流输电工程设备研制技术规范》,对昌吉—古泉±1100kV特高压直流输电工程直流穿墙套管伞裙型式、伞形参数等进行了研究,给出直流SF6穿墙套管伞裙结构型式及伞形参数设计规范.根据研究结果给出户外侧昌吉—古泉±1100kV特高压直流输电工程直流SF6穿墙套管伞裙结构及参数,对±1100kV直流SF6穿墙套管的研制具有重要指导作用,也可为其他相关工程提供参考.

1000kV交直流环氧树脂胶浸纸绝缘穿墙套管现场安装工艺

本文结合国家电网输电线路防灾技术实验室的1000kV交直流环氧树脂胶浸纸绝缘穿墙套管的结构特点,提出现场吊装工艺,详细介绍现场配重、起吊、重心调整、就位后套管旋转对孔等主要过程,并分析吊装过程中存在的问题及解决方法。

±1100kV直流穿墙套管户外侧外绝缘长度设计

基于空气净距及爬电距离,对直流穿墙套管外绝缘的空气净距、爬电距离等进行了研究,给出直流穿墙套管外绝缘长度设计原则,其外绝缘长度设计需同时满足空气净距及爬电距离的要求。根据设计原则,采用计算空气净距及爬电距离的设计方法,对昌吉站±1100kV直流穿墙套管户外侧外绝缘长度进行了分析计算。结果表明,昌吉站±1100kV直流穿墙套管户外侧外绝缘长度最小值为12.99m。

复杂天气下直流穿墙套管电场分布仿真研究

本文首先建立±400 kV直流穿墙套管的有限元模型,利用COMSOL仿真得到直流穿墙套管的电场与电位分布,然后研究了冰棱长度、覆冰厚度以及雨水量对套管伞裙沿面电场的影响。结果表明:当冰棱长度增大至使伞裙桥接时,电场畸变严重;覆冰厚度增大对伞裙的沿面最大电场影响较小;当雨水量达到10 mm时,伞裙的沿面最大电场急剧增大,且电场畸变点增多。研究结果可为超、特高压直流穿墙套管的研制与设计提供参考。

±800kV直流穿墙套管耐压试验发生外闪原因分析及改进措施

为找出某特高压直流输电工程中,其高压端阀厅直流侧800 kV穿墙套管在进行直流耐压试验过程中发生外闪的根本原因,并研究应对措施,通过结合现场试验实际情况,借助有限元算法对其进行分析。分析结果表明:由于该型特高压直流穿墙套管原均压环结构不合理,造成其表面场强分布极不均匀,尤其法兰与绝缘外套连接处电场强度过高,非常接近空气击穿场强,在其表面有一定污秽和湿度较大的情况下,借助960 kV特高压直流试验电压非常强的累积效应,就形成了贯穿性外闪放电。据此,提出相应的改进措施,即在该型特高压直流穿墙套管的法兰与绝缘外套连接处加装1个相同的均压环,并适当调整均压环的罩入深度。通过有限元算法对此措施进行验算,结果表明:采用这种改进措施会使得其外部场强分布得到根本性改善,大大提高其运行可靠性。

±800kV换流变压器套管电场分布三维仿真研究

为解决特高压直流套管绝缘破坏问题,分析了±800kV特高压直流套管的特性,利用Ansoft软件建立套管的三维仿真模型,计算了特高压直流套管在稳态直流、工频交流和极性反转电压下套管内部的精确场强和电位分布,并得到了在温度梯度作用下直流电压和极性反转电压下的特高压套管的电场、电位仿真结果。结果表明,直流电压下,套管的最大电位与交流电压相比,高出约37%。在法兰处,直流电压下其最大电场强度为2.07MV/m,交流电压下其最大电场强度为1.5MV/m,最大电场强度高出27.5%。靠近中心导管端部分的SF6气体中电位分布较集中。温度梯度影响下套管的硅橡胶伞裙最高场强出现在极性反转完成时第5片伞裙附近,最高场强达到1.16 MV/m。相比于常温下硅橡胶伞裙最高场强0.85 MV/m提高了36.4%,说明套管的电场强度更容易发生畸变,将导致绝缘问题的发生。研究成果可为特高压直流套管设计提供参考。

1100 kV直流SF6气体绝缘穿墙套管电场仿真分析

国产1100 kV直流SF6气体绝缘穿墙套管首次采用双层内屏蔽结构。为此,提出了1种气体电流密度计算方法用于仿真直流电压下的套管电场分布,对工频和直流电压下分别采用单层和双层内屏蔽结构时的套管电场分布进行了仿真分析,探讨了双层内屏蔽结构的电场调控能力,仿真分析了气体电离对电场分布的影响。结果表明:直流电压下套管外部表面电场分布不受内屏蔽电极配置方式的影响,但双层屏蔽结构相对于单层屏蔽结构能够减小套管内部电极的表面场强;套管外部空气电离达到一定程度后将引发屏蔽环表面起始的闪络,内部SF6气体电离达到一定程度后则更容易发生电离区附近的套管表面电晕放电。

±800 kV特高压直流输电工程直流穿墙套管设计缺陷及其改进方法

2011～2016年期间,运用在±800kV直流输电工程中的某类型直流穿墙套管先后6次发生故障,暴露出其在电气连接方面的一系列设计缺陷:均压罩等电位接触不良、表带触指接触电阻过大等。结合直流穿墙套管SF6分解产物超标、内部闪络、回路电阻超标、接头发热案例深入分析了直流穿墙套管故障的原因,总结了增加防松螺钉、等电位线、O型密封圈、接头镀银等改进措施,提出了增加等电位连接可靠性、保证通流裕度的直流穿墙套管设计建议,并提出重视SF6分解产物测试、增加回路电阻测试的运维建议。

基于不同心体设计方法的±800 kV对接式直流穿墙套管电场分布规律研究

环氧树脂浸渍干式对接结构穿墙套管内绝缘由两个换流变干式套管电容芯体尾部对接而成,复合绝缘外套与电容芯体之间充SF6气体。电容套管的内绝缘即电容芯子为电气设计计算的关键部件,目前对电容式套管的主绝缘设计大多采用等电容和等裕度设计方法,两种芯子设计方法下对对接式直流穿墙套管的电场分布有不同的影响,因此讨论基于解析式的电容式套管内绝缘等电容和等裕度设计方法,仿真计算对接式直流穿墙套管不同芯子设计方法下的电场分布,得出对接式直流穿墙套管在不同芯子设计方法下的电场分布规律,发现等裕度设计方法局部放电起始电压比等电容法提高了,这对保障对接式直流穿墙套管的安全稳定运行具有重要意义。