1000kV交流紧凑型线路均压环参数设计和电晕特性试验布置

为给1 000kV交流特高压紧凑型线路均压环设计和电晕特性试验研究提供参考,基于这种线路的初设参数,通过有限元仿真分析了均压环外形及其布置方式对均压环表面电场强度的影响。首先建立了中相复合绝缘子和均压环的3维静电场有限元全模型,分析了均压环管径、环径、安装位置、复合绝缘子小环对均压环表面最大电场强度的影响。根据仿真结果初步确定了用于真型试验的4种均压环参数配置。然后根据初设的线路杆塔结构参数,提出了在特高压交流试验基地进行均压环电晕特性试验的模拟塔窗参数和绝缘子、均压环布置方式,并建立了电晕特性试验布置方式下的3维静电场有限元模型(简称试验模型)。在试验模型中分析了4种参数均压环的表面电场强度,并与全模型的结果进行对比分析,通过电场强度等效方式建立了全模型与试验模型的修正系数。研究表明:跑道环最大电场强度在开口处,封闭圆管环最大电场强度在下半圆弧最低点。随着均压环上扛位置增大,均压环表面最大电场强度增大;随着均压环管径或环径增大,均压环表面最大电场强度减小;小环对大环表面电场强度无影响;当中相均压环参数为环径800mm、管径110mm、上扛位置140mm时,跑道环开口处表面最大电场强度为21.97kV/cm,圆环表面最大电场强度为18.44kV/cm,防晕降噪效果最好。

1000kV交流紧凑型输电线路相间空气间隙放电特性

为了解1000 kV特高压紧凑型输电线路相间空气间隙放电特性,获得相间空气间隙在模拟操作过电压条件下的放电特性参数,为相间绝缘间隙提供试验支撑,利用全尺寸特高压紧凑型塔窗,进行了塔窗内导线相间空气间隙操作冲击试验。并模拟档距中央的导线相间间隙,进行了标准操作冲击、1000μs长波前操作冲击放电特性试验研究。通过试验获得了多条重要的相间间隙操作冲击放电特性曲线,分析了不同电压分配系数α时长波前操作冲击电压相间放电特性的差异。研究结果表明,模拟线路档距中央相间(导线对导线)放电电压平均值较塔窗内相间(环对环)放电电压高3.9%。α取0.33、0.4和0.5时,放电电压与电压分配系数关系接近线性。

超特高压交流紧凑型输电线路带电作业试验分析

为保障超、特高压交流紧凑型输电线路带电作业安全、有效的开展,通过布置典型带电作业工况并进行操作冲击放电试验,对比分析了500 k V、750 k V和1 000 k V交流紧凑型线路带电作业间隙放电特性;分析了多种作业人员进入超、特高压交流紧凑型输电线路等电位的作业方式,通过试验提出采用塔上吊篮法为最优化进出等电位作业方式;研制了超、特高压交流紧凑型输电线路带电作业用保护间隙装置,推荐了相应电压等级线路的带电作业用保护间隙技术参数,并经试验验证保护间隙的安全可靠性。研究成果可为超、特高压交流紧凑型输电线路运行维护提供参考依据。

1000kV特高压交流紧凑型线路电磁参数分析

分析了特高压紧凑型输电线路的原理及关键电磁参数。与常规线路相比,特高压紧凑型输电线路自然传送功率提高,线路走廊宽度压缩,地面场强、无线电干扰、可听噪声以及波阻抗均有减小趋势。实例表明电压等级相匹配的紧凑型电磁参数的最优选择对未来输电的经济性和安全性发展有重要研究意义。

1000kV交流紧凑型输电线路过电压与绝缘配合

特高压紧凑型线路输电工程的关键技术之一是限制过电压水平和合理选择线路绝缘水平。为此,基于两个500 kV区域大电网之间采用1000 kV紧凑型线路作为联络线的特高压系统,采用EMTP程序,重点研究了长度为100～500 km的紧凑型线路的工频和操作过电压,统计分析了线路合闸和单相重合闸相地和相间过电压的波前时间和相间过电压的电压分配系数α,以及它们与操作过电压幅值的关系。提出了避雷器额定电压可选828 kV,1ms波前时间和α=0.4系数可用于真型杆塔塔窗和档距中央的操作波间隙试验。紧凑型线路的绝缘配合表明,操作过电压对塔窗处的相地空气间隙大小起控制作用,偏严考虑,海拔1000 m地区的塔窗相地和相间操作波最小空气间隙可分别选为7.5 m和10.9 m,工频电压和操作过电压要求的档距中央的最小空气间隙可分别选为4.6 m和9.7 m。

特高压1000kV单回输电线路电磁环境影响预测与评价

为顺利推动特高压1000kV输电线路的建设,减小项目建设对周围的电磁环境影响,降低项目周边公众的环保投诉。对特高压1000kV单回输电线路的典型单回路杆塔进行模式预测,分析运行期可能产生的电磁环境影响。预测结果表明:按照设计规范要求的导线对地面最小距离经过人烟稀少的非农业耕作区时,需要提高导线对地面距离至22m,线路下方距地面1.5m高度处的工频电场强度才能够满足《电磁环境控制限值》(GB 8702—2014)中相关要求;按照设计规范要求的导线对地面最小距离经过农业耕作区时,线路下方距地面1.5m高度处的工频电场强度能够满足《电磁环境控制限值》相关要求;线路经过居民区时,导线距地面的最小距离需抬高至39m,线路下方和线路边导线外7m距地面1.5m高度处的工频电场强度和工频磁感应强度才能够满足《电磁环境控制限值》中公众曝露控制限值要求。另外,建议特高压1000kV单回输电线路在选址选线阶段尽量远离居民区;在设计和施工阶段增大导线与地面的距离,降低特高压输电线路对周围的电磁环境影响。

800kV特高压直流输电线路带电作业等电位转移及强电场安全作业方法研究

本研究旨在探讨800kV特高压直流输电线路带电作业的进出等电位方法及安全防护措施,介绍了从导线下方吊入、塔身与横担连接处水平进入及从横梁向下吊入等电位等三种进出方法,并分析了进出过程中的注意事项。同时,研究了电磁场数值计算、带电作业工具的安全防护等方面。分析表明,合理的进出电场方法和严密的安全防护措施对于保障带电作业安全至关重要,为特高压直流输电线路的安全运行提供了有力支持。

1000kV交流紧凑型输电线路带电作业安全距离试验分析

为满足特高压紧凑型输电线路的设计需要,同时为线路建成后带电检修工作的安全开展提供参数依据,针对紧凑型输电线路带电作业典型工况进行了1:1模拟塔窗试验,获得了带电作业安全距离的放电特性。根据交流线路带电作业安全距离的计算方法,保证作业危险率<10-5,得到了海拔1000 m及以下地区特高压紧凑型输电线路直线塔带电作业最小安全距离,即等电位人员对上方构架为8.4 m、等电位人员对塔身侧方构架为6.9 m、相间为11.6 m;耐张塔最小安全距离为6.3 m。

1000kV交流紧凑型输电线路潜供电流和恢复电压计算分析

1000 kV特高压紧凑型线路潜供电流和恢复电压较特高压示范工程大,会降低单相重合闸的成功率,影响特高压系统的安全稳定性。为此,阐述了特高压紧凑型线路潜供电流和恢复电压的特点,基于两个500 kV区域电网之间采用特高压紧凑型线路作为联络线的系统,用EMTP程序计算分析了紧凑型线路潜供电流和恢复电压的影响因素。研究结果表明:采用并联高抗的中性点小电抗是限制潜供电流和恢复电压的有效措施,小电抗应兼顾绝缘水平和抑制潜供电流和恢复电压优化选择。要满足采用0.7 s单相重合闸的要求,紧凑线线路长度从100 km至500 km,高抗补偿度应从70%提高到95%。线路换位对潜供电流熄灭的影响相比环境等随机因素的影响和换位塔的造价,可以不予考虑,建议紧凑型线路不换位。

1000kV交流特高压线路带电作业安全防护研究

为确保1000 kV交流特高压输电线路带电作业的安全进行,进行了安全防护研究。根据1000kV交流特高压线路电压等级高、空间场强大的特点,研制了1000kV带电作业屏蔽服,并按照标准对屏蔽服的衣料和成品性能进行了测试。根据线路实际,进行了登塔过程中人体不同部位的电场强度和等电位时人体不同部位的电场强度及流经人体电流的测量,并进行了进入等电位拉弧试验和脉冲电流测量。研究结果表明,研制的屏蔽服满足带电作业安全防护要求,带电作业时作业人员应穿戴全套屏蔽服,进出等电位时应使用电位转移棒。

1000kV特高压交流大跨越线路设计

1000 kV特高压交流大跨越的建设在我国尚属首次,没有相关技术规定可供参考。为给今后特高压工程建设提供设计参考,结合晋东南—南阳—荆门1000 kV特高压交流试验示范工程汉江沿山头跨越的建设,介绍了我国第1个1000 kV特高压交流大跨越线路的主要设计原则和特点,如导、地线、防振、防舞、绝缘子串片数、绝缘子串及金具、杆塔空气间隙、防雷、杆塔和基础等。示范工程已良好运行超过1年,验证了工程技术及设计原则是可行的。

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直流特高压输电线路的设计

±800kV直流输电是国际上输电电压等级最高、技术最先进的直流输电方式。±800kV直流线路设计没有现成的经验可供参考。为满足工程建设需要,合理确定技术原则和建设标准,需要全面研究和分析与工程建设有关的主要设计原则。结合向家坝-上海直流输电工程,介绍了特高压直流线路设计的主要研究成果,包括气象条件、结构可靠度、导线选择、地线选择、绝缘子选型、绝缘子串及金具、绝缘配合、导线对地及交叉跨越距离、极导线排列方式和走廊宽度等。同时给出了大量±800kV特高压直流线路的基本设计条件、主要设计参数以及向家坝-上海直流线路的技术特点、单位km长度线路的杆塔质量、混凝土量等工程量指标。通过我国第1条输送功率达6400MW的特高压双极直流输电线路的设计实践,证明±800kV特高压直流线路技术上是可行的,经济上是合理的。

1000kV交流紧凑型输电线路等电位进入方式

特高压紧凑型输电线路杆塔高、尺寸大,给线路带电检修工作的安全开展造成一定困难。为此,介绍了超/特高压输电线路直线塔几种常用的等电位进入方式,并针对塔窗内进入路径的安全性开展1:1模拟试验,获得带电作业组合间隙放电特性。分析试验结果,推荐直线塔采用侧方水平进入方式,其最小组合间隙为7.0 m;耐张塔采用"跨二短三"方式沿耐张串进入等电位,最小组合间隙为6.6 m。研究表明:选择合适的进入方式及配套工具可安全地在特高压紧凑型线路上开展等电位带电作业,带电作业组合间隙不为线路塔窗设计的控制因素。

1000kV同塔双回特高压交流输电线路工频序参数测量计算

为准确获得淮南—上海1 000 k V同塔双回交流输电线路的工频序参数,采用基于全球定位系统的异频双端同步测量方法测量试验中各相导线首、末端电压与电流;提出了将所测电压与电流代入长线方程来求解异频下的工频序参数的计算方法,并与单端测量所得结果进行比较。结果表明,采用所提出的双端测量计算法能够获得准确的工频序参数,与采用分布参数模型的单端测量计算结果相比,其差异百分比≤1.52%;而与采用常规集中参数算法的单端测量法相比相差较大,其中零序电阻差异百分比可达16.48%,这是因为单端测量法不适用于长距离线路的参数计算。将上述双端测量计算法用于测量特高压同塔双回交流输电线路淮芜Ⅰ线与Ⅱ线的工频序参数,获得了准确的结果,为继电保护及短路电流计算等提供了数据基础。

可控高抗在1000kV交流紧凑型输电线路中的应用

特高压紧凑型输电线路若同示范工程一样采用高补偿度的固定式高抗,将严重限制特高压紧凑型输电线路提高输送能力的优势,增加线路和变压器的损耗。为了克服固定式高抗的缺点,依托长度为500 km特高压紧凑型系统联络线工程,采用EMTP程序模拟计算方法,研究了特高压紧凑型输电线路采用直流助磁式和电抗分级式两种类型的可控电抗器的必要性和可行性。提出了两种类型可控高抗的参数和对故障的响应时间。研究表明:响应时间定为200 ms,可满足无功调节、限制工频过电压、单相重合闸操作过电压和采用0.7～1 s单相重合闸无电流时间间隔的要求。推荐特高压紧凑型输电线路可优先选用单独采用高速真空开关的电抗分级式可控高抗,而无需断路器并联双向控硅阀,500 kV可控高抗现场试验结果也证明了该建议是可行的。

1000kV交流紧凑型输电线路舞动计算分析

导线舞动是影响架空输电线路安全稳定运行的重要因素之一。由于紧凑型输电线路相间距离较小,1000kV特高压紧凑型输电线路可能采用10分裂或12分裂的导线,其发生舞动的几率可能大于采用其它多分裂形式导线的线路,因此进行1000 kV特高压紧凑型输电线路的舞动计算分析是十分必要的。为此,建立了1000 kV特高压紧凑型输电线路导线-绝缘子串耦合有限元模型,进行了不同工况下(包括风速、覆冰厚度、档距等)的舞动计算分析,总结了其发生舞动的条件,分析得到了导线舞动时最小相间距离与风速、覆冰厚度、档距等因素之间的变化关系。所得到的相关计算结果及结论可为1000 kV特高压紧凑型输电技术的具体工程设计、建设及运行维护提供参考依据。

1000kV皖南—浙北特高压交流线路静电感应电压分析

为合理选择特高压交流线路参数测试设备,确保测试人员和试验设备安全;同时为有效开展测试结果的干扰分析,有必要分析1 000 kV特高压交流线路上的静电感应电压。调查了1 000 kV皖电东送特高压交流输电线路皖南—浙北段邻近±800 kV、±500 kV直流线路分布情况,分析了±800 kV、±500 kV直流线路在特高压交流线路上产生静电耦合电压的影响因素,仿真计算得到了邻近直流线路在1 000 kV特高压同塔双回线路上产生的感应电压。结果表明：皖南—浙北段特高压交流输电线路平行于多条±800 kV、±500 kV直流线路。邻近直流线路单极运行时,特高压交流线路上的感应电压为8~70 kV,明显高于双极运行时的感应电压0.5~10 kV。邻近直流线路单极运行时,随着接近距离的增加,特高压交流线路上感应电压的减小速率很缓慢,明显小于双极运行情况;最近距离由50 m增加至200 m时,单极运行工况下的感应电压减小约10%,而双极运行工况下的感应电压几乎减小至0。由于不同相别导线的位置差异,各相导线上的感应电压值存在明显差异;邻近直流线路单极运行时,不同相别导线感应电压的最大值、最小值相差4~7倍。研究结果为1 000 kV同塔双回线路参数现场测试提供了重要参考。