±800kV换流变阀侧套管温度场仿真与大电流温升试验分析

随着我国高压直流输电工程的发展,输送功率不断提升,胶浸纸(resin impregnated paper,RIP)套管的发热问题越发突出。面对±800k V特高压直流输电工程进一步提升输送容量的挑战,为避免RIP套管发热严重、温度过高带来的安全问题,提出了一种RIP换流变阀侧套管的设计方案,并通过仿真模拟与温升试验进行验证。首先,在套管设计方案中,通过引入衬管结构、增加导体直径等手段来降低热点温度;然后,提出了一种针对RIP套管温度场的改进计算方法,对套管热设计进行了仿真校核;最后,对基于该设计方案制造的套管进行了温升试验考核。仿真与温升试验结果表明:该文提出的RIP换流变阀侧套管可以满足工程要求,其载流量(等效工频电流)可达6736 A。

特高压阀侧套管数字孪生系统集成设计方法

提出了一种数字孪生系统的集成设计方法,以满足真实工况下的实际应用。首先,分析了阀侧套管数字孪生系统的功能需求并构建了数字孪生系统框架结构;其次,基于系统框架结构的功能模块设计研发了对应的实现方法;最后,用一起阀侧套管数字孪生系统的应用对该方法进行了展示和验证。所提方法为数字孪生系统的实际应用提供了一种设计思路,可以为电网的数字化转型提供实用而有效的解决方案。

基于AR技术的换流变压器阀侧套管局部高温故障多点红外预警方法

为保证换流变压器安全与稳定运行、及时发现套管内部由于放电引起的局部过热问题,研究了基于AR技术的换流变压器阀侧套管局部高温故障多点红外预警方法。考虑换流变压器阀侧套管的材料性能,以设备在实际工作状态下的正常温度变化为条件,根据套管的电流冲击变化形式,描述其温度场分布类型。基于AR技术构建三维虚拟空间,在摄像机三维跟踪过程中,转换现实场景中的被测物体信息,注册套管实时温度网。利用红外测距生成换流变压器阀侧套管温度直方图,以融合特征算法增强温度特征,对局部高温目标点定位,预警故障的具体位置。实验结果表明:本文方法能够在AR技术下对换流变压器阀侧套管进行场景转换,并在局部空间内标记出高温故障点位置,通过红外温度数据完成及时预警,具有应用效果。

自平衡策略的电流互感器取能调速风冷装置设计

随着我国电力系统输电量逐年上升,输电网络中的换流变压器阀侧套管等关键设备部件热功率也随之增大,因此有必要设计开发散热风机等设备,实现过热故障多发点的主动散热。设计研发一种电流互感器(CT)取能调速风冷装置,利用CT从输电线路上获取能量为散热风机供能,以解决输电线路现场常规电源无法使用的难题。针对CT的取能能力随着输电线路电流不断变化且不受控的问题,设计一种功率主动自平衡新策略,通过利用负载的控制自由度来适应CT二次侧电流的宽变化范围,从而扩展装置的稳定运行区间,提升电源的取能能力。将装置套装在交流输电母排上进行实验验证,母排电流的有效值在上千安培范围内变化,装置始终稳定且保持60%以上的功率容量利用率。

换流变阀侧套管末屏二次电压异常诊断与分析

本文作者介绍了一起±800kV换流站200kV换流变阀侧套管末屏二次电压异常升高的情况,通过分析阀侧套管内部结构,确定了引起该现象的原因,并通过试验对判断结果进行了验证,提出了基于阀侧套管末屏二次电压监测的套管主绝缘故障诊断方法。

一种“小排油”方式更换换流变中性点套管的方法

某±500kV换流站已投运近20年,其中性点套管由于制作工艺不良或受运行环境影响,先后发现4支中性点套管需要更换。以往进行的换流变中性点套管更换采用整体排油的方式,全流程工期约需15天,单只套管更换将降低直流能量可用率4.1%。本文中作者根据该换流变结构设计出可以满足部分排油进行中性点套管更换的装置及作业流程,并在该站备用换流变上成功实施,弥补了该站换流变中性点套管更换技术的短板,为类似问题提供了借鉴经验。

换流变阀侧套管表带触指接触电阻数值计算

换流变阀侧套管的载流连接结构由中心导杆、载流端子以及表带触指组成。为了研究单片表带触指接触电阻与其所受压力的关系,基于Greenwood和Williamson接触模型(G–W模型)推导出单片表带触指接触电阻与压力的关系式,引入表带触指受力偏转修正和接触区域表面轮廓修正,得到3种不同电极组合(紫铜–紫铜、紫铜镀银–紫铜镀银、铝合金镀银–铝合金镀银)下单片触指接触电阻与压力的关系。同时,开展试验验证触指的受力偏转现象,测量了不同电极组合下单片触指随压力变化的接触电阻。研究结果表明:接触电阻随压力增大而减小,当单片触指压力为5~9 N时,修正后计算值与试验值的相对误差在10%以内,验证了修正的准确性。该研究可为提高套管电连接可靠性提供参考。

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。

换流变阀侧套管极性反转暂态电场模型降阶

随着以新能源为主体的新型数字化电力系统建设,实现主设备的数字孪生体系是未来数字电网的重要发展趋势,使用模型降阶方法提高计算效率并实现快速实时仿真,是数字孪生应用于电力设备多物理场仿真领域的重要基础。为此提出了一种基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)法求解换流变阀侧套管极性反转暂态电场的有限元快速计算方法,应用伽辽金有限元数值计算方法编程建立了换流变阀侧套管暂态电场刚度矩阵,提出了换流变阀侧套管芯体铝箔极板悬浮电位边界设置的强加虚拟齐次边界条件与稀疏矩阵联合的算法,通过矩阵奇异值分解对处理后的矩阵进行了主成分提取,构建了换流变阀侧套管电场降阶模型。研究结果表明,采用模型降阶方法得到的套管电场分布与商用软件计算的结果相近,同时,采用轻量化模型计算套管电场分布所需时间被大幅缩减,验证了模型降阶方法具有较高的准确性和计算效率,证明了采用模型降阶方法实现套管这种电力设备电场的快速计算和实时仿真的可行性。

特高压换流变压器阀侧升高座区域弹性电接触部件电阻异常原因分析

特高压直流输电技术在我国发展迅速,成果斐然,是目前解决远距离能源资源与能源需求逆向分布问题的最优方案之一,而换流变压器是特高压直流输电工程中的关键设备,其阀侧升高座区域更是关系电力系统安全可靠运行的重点区域。该文针对某换流站年检过程中出现的换流变压器阀侧电阻异常超标故障,通过热态电阻测试、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)、以及能量色散光谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)、X射线衍射仪(X-ray diffrac-tometer,XRD)分析,对阀侧升高座区域内表带触指的电阻超标原因进行了探究。并建立换流变压器阀侧套管以及套管尾部插头的三维电热仿真模型,计算了表带触指的电阻分布情况对于该区域温度分布的影响,进一步验证了特高压换流变压器阀侧升高座区域内表带触指的腐蚀劣化原因。研究结果可以为换流变压器阀侧升高座区域电阻超标故障修复方案的制定提供理论参考,也为今后适用于特高压大电流的电连接器国产化提供了理论指引和工程参照。

挑檐式压缩空气泡沫消防系统在特高压换流站的应用

为提升特高压换流站消防系统灭火效能,针对目前以水喷雾灭火系统为主的消防设施应对换流变火灾蔓延等恶劣情况存在的不足,提出一种将消防炮增设于阀厅挑檐上的固定式压缩空气泡沫消防系统(compressed air foam fire-fighting system,CAFS)。该系统在不占用现有设备空间和检修通道的情况下,利用其灭火能力强、响应速度快、灭火效率高等特点,成倍提升变电站内换流变集中区域的消防能力,保证了最不利情况下换流变火灾消防工作需求。

基于VMD算法的500kV换流变压器套管引线检测技术

由于当前方法去噪结果和检测结果均不理想,提出一种基于VMD算法的500 k V换流变压器套管引线检测方法。通过VMD对含噪信号进行分解,利用相关系数计算筛选出固有模态函数中的高频分量进行小波阈值去噪,保留高频分量中的回波信息,将其进行和低频IMF进行信号重构。同时采用逆向云发生器计算不同信号的特征熵,结合频域特征—中心频率作为特征参数进行500 kV换流变压器套管引线检测。仿真实验结果表明,所提方法能够有效过滤信号中的噪声,同时获取高精度的检测结果。

高压阀侧套管载流结构传热系统结构优化与试验验证

随着我国特高压工程输送容量的提高,套管载流量逐渐升高,换流变阀侧套管的发热问题越来越严重,已成为制约其安全稳定运行的瓶颈。为解决特高压换流变阀侧套管研制中的短板问题,提出利用换流阀冷却水对阀侧套管进行强迫换热的热系统优化方法,开展了特高压换流变阀侧套管水冷式载流结构设计与优化,分析了传统±400 kV换流变阀侧套管的热场分布规律,优化设计了套管载流导杆的散热结构并提出了等效气隙热导率简化方法计算新型水冷套管热场分布,研究了水流速和电流幅值对水冷套管热场分布的影响。结果表明,随着电流幅值提升,水冷套管的载流导体和环氧芯体温度增加幅度远小于未采用水冷散热的阀侧套管;随着水流速度的提高,载流导体和环氧芯体的温度下降幅度逐渐减少,趋近于恒定值。研究表明,水冷式散热结构能大幅提高换流变阀侧套管的载流量和热裕度。

变电站(换流站)集成式雨淋阀室设计方案研究

在常规分散式雨淋阀室布置方案的基础上,提出集成式雨淋阀室布置方案,将雨淋阀等多个水喷雾灭火系统组件集成在单体建筑内;集成式雨淋阀室布置方案可有效缩减占地面积,提高工程质量和运检效率,保障水喷雾灭火系统运行的安全性和可靠性。

换流阀在高压直流输电系统中的应用及技术展望

本文简述了直流输电系统中换流阀的组成结构、工作原理及设备类型,论述了高压直流输电换流技术的理论基础,分析了6脉动换流器的工作过程,换流器吸收的无功功率及容量的计算方式,指出了该项技术的应用前景与发展方向。

特高压换流阀闭锁时中性母线断路器故障分析

针对某特高压换流站直流系统调试期间换流阀闭锁时直流转换开关中性母线断路器故障,通过查看故障分闸时电流录波波形,核对现场主设备安装位置,分析出中性母线断路器跳闸失败的故障原因为光纤电流互感器安装位置错误,并对该电流互感器接线进行改正,为同类事件的处理提供参考。

换流变压器网侧高压套管绝缘在线监测系统的设计与应用

针对换流变压器网侧高压套管离线油色谱检测存在诊断不及时、数据不连续的缺点,导致无法及时发现套管内部故障的问题,提出一种网侧高压套管绝缘在线监测方法,现场应用表明:换流变压器网侧套管绝缘在线监测通过采集套管末屏的泄漏电流来反映套管的运行状态,实现了网侧高压套管的在线诊断及故障预警。

±1100kV直流输电工程换流变压器阀侧套管的设计

换流变压器阀侧套管作为换流变压器的关键组成部分,长期以来依靠进口,对其进行设计具有重要意义。为此,基于GB/T 22674—2008《直流系统用套管》及国家电网公司2011年5月份颁布的《±1 100千伏特高压直流输电工程设备研制技术规范-换流变压器册》技术规范,对准东-重庆±1 100kV特高压直流输电工程换流变压器阀侧套管结构型式、外绝缘、性能及关键技术进行了研究。结果表明:换流变压器阀侧套管结构比较复杂,采用充SF6式型式比较好;绝缘水平比换流变压器绕组绝缘水平要提高不等系数,其中雷电冲击耐受和操作冲击耐受提高1.05倍,直流耐受、极性反转和工频耐受试验水平提高1.15倍。根据研究结果给出了准东换流站换流变压器阀侧套管的技术参数,对±1 100kV特高压直流输电工程换流变压器阀侧套管的研制具有重要指导作用。

大型换流变压器阀侧套管应急抢修更换

在换流站集中检修过程中,发现330 kV换流变压器阀侧套管顶部有渗油痕迹,套管法兰根部存在不同程度的硅橡胶鼓包变形。针对这一问题,认真分析故障原因,在场地狭小、外部环境复杂的情况下,制定可行的技术措施,拆除降噪墙、一次引线、二次电缆和阀厅封堵,从运行位置牵引出换流变压器,抽出换流变压器绝缘油,采用链条葫芦调整倾斜角方法,实施阀侧套管抢修更换。全部更换完成后,进行换流变压器抽真空和真空注油,达到试验条件后开展常规试验和特殊试验,合格后进行复装就位。实践证明此方法可行。