±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。

特高压换流变压器阀侧套管缩比模型典型缺陷下电场分布特性仿真研究

换流变压器阀侧套管内部混入金属颗粒、电容芯体产生裂纹是目前常见的故障,研究套管在不同电压下的电场分布规律以及缺陷对电场分布的影响对于套管的优化设计及故障分析具有重要意义。文中以±800 kV特高压换流变压器套管为原型,建立了±72.5 kV环氧浸纸电容式套管仿真模型,计算套管在交直流电压下的电位分布和电场分布,并研究了两种缺陷对于套管电场的影响。结果表明套管含金属颗粒或裂纹缺陷时,对于电场的畸变影响较大。研究结果为后续缩比套管模型不同缺陷局部放电试验的分析提供了基础,并为环氧浸纸电容式套管的优化设计提供参考。

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。

特高压换流变压器阀侧出线绝缘结构电场分析

随着特高压换流变压器在电力传输中的应用越来越广泛,阀侧出线绝缘结构的电场分析变得尤为重要。本文通过对特高压换流变压器阀侧出线的电场分布进行研究和分析,探讨了不同绝缘结构对电场分布的影响。研究结果表明,在保证电气性能的前提下,合理设计绝缘结构能够有效降低电场梯度,并提高绝缘性能,具有较好的实际应用价值。

±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。

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。

换流变压器阀侧套管故障分析

换流变压器阀侧套管是换流变压器在质量上的一个薄弱环节。根据换流变压器阀侧套管的结构,对若干阀侧套管故障实例进行了分析,发现主要的原因是套管制造工艺的缺陷所致。建议对目前的交接规程和运行维护规程进行必要的修订,如增加SF6气体泄漏成像仪检测、进行SF6密度继电器校验以及SF6气体微水和纯度的在线监测等。

高压直流输电技术现状及发展前景

为满足国内直流输电工程的建设需要,紧跟直流输电设备制造水平的前沿技术,对直流输电技术发展的最新成果进行了总结。总结了特高压直流运行方式的特点,指出将电流自然换相技术与柔性直流技术相结合构成多端直流输电技术是未来直流输电技术的发展方向;介绍了多换流站共用接地极技术、换相直流输电技术、大功率半导体器件及换流变压器的应用现状;分析了3种光电式电流互感器的特点;总结了直流输电控制保护系统的发展现状;最后结合生产实际,阐述了跨区电网运行中采用区域直流集控技术的优势。

±800 kV换流变压器-套管体系的抗震性能

为研究±800 kV特高压换流变压器抗震性能,依据某工程中的换流变压器,通过精细化有限元分析,计算了该设备在地震作用下关键部位的位移、应力以及加速度响应,分析了其器箱壁、箱壁升高座以及套管升高座对套管的动力特性以及放大系数的影响。结果表明,特高压换流变压器在地震作用下,套管竖向位移响应明显,顶部竖向位移达387 mm。套管根部加速度、位移及顶部位移放大系数存在较大差异,3者比值为1：2.18：0.55。另外,在地震波反应谱平台段内,套管根部加速度放大系数均大于规范推荐值2。箱壁及升高座能降低套管频率,增大其地震响应;套管顶部位移较大,可能造成设备间牵拉破坏;套管应力、加速度及位移放大系数不一致,在单独考核套管抗震性能时应分别考虑。

特高压直流工程受端分层接入交流电网方式下阀厅概念设计

为满足快速发展的网侧分层接入特高压直流换流站建设需要,通过全面调研并综合比较±800 k V/8 000 MW及±800 k V/10 000 MW工程各技术路线下换流阀、换流变压器等交直流主要转换设备的概念设计方案,归纳了直流主设备的外形参数,总结了阀厅概念设计的总体要求、控制阀厅防火墙间距、制约内部电气布置的关键因素,以及主、辅设备的安装布置原则。在优化交流1 000 k V典型电极形状下空气净距的基础上,兼顾功能性和经济性的原则,得出了网侧分层接入交流500 k V/1 000 k V下的±800 k V/10 000 MW特高压直流工程高、低压阀厅的概念设计尺寸。结合换流站站址实际情况,并兼顾所有技术路线设备尺寸,提出:±800 k V泰州站换流区域按照"一字型"方案布置,高、低端阀厅设计尺寸(长×宽×高)分别为83 m×35 m×28.5 m和89 m×24 m×18.7 m;±800 k V临沂站换流区域按照"背靠背"方案布置,高、低端阀厅设计尺寸分别为89.2 m×35 m×28.5 m和99 m×23.1 m×18.7 m。

±800kV特高压直流输电系统主回路参数研究

为制定直流系统的控制策略并提供基本的稳态控制参数,以向家坝—上海±800kV特高压直流输电工程为依托,根据直流输电的基本理论并结合特高压直流系统的特点研究了主回路参数,提出了特高压直流系统的基本控制策略,以及2组12脉动换流器串联(400kV+400kV)构成±800kV特高压的全新换流站接线方案和灵活的运行接线方式。在主回路参数研究和设计中分析了影响主回路参数设计的关键因素,给出了特高压换流站主设备的参数,为特高压直流技术研究提供了基础数据。

哈密南±800kV换流站换流区域建构筑物结构设计

换流区域为±800kV特高压直流换流站的核心区域,是换流站设计的重点和难点。基于哈密南±800kV换流站工程技术条件,论述了换流区域主要建构筑物的结构设计特点。结合国内已投运的±800kV换流站设计、施工和运行经验,按照技术先进、经济合理、安全可靠、施工方便的原则,总结了±800kV换流站换流区域包括阀厅、控制楼内电缆夹层、空冷器保温室、换流变压器基础及搬运轨道、换流变压器进线构架等建构筑物结构选型及实施方案,以期对后续特高压直流换流站结构设计提供指导和借鉴作用。

±800kV换流变压器阀侧交流耐压试验局部放电超标分析

在云广直流输电工程HY12换流变压器阀侧绕组交流外施耐压带局部放电测量试验中,发现其2.1套管放电超标。基于阀侧绕组在绝缘试验过程中的场域分布和试验加压过程数据,分析了局部放电回路,结论为:局部放电超标是由于2.1套管内部局部放电造成。采取更换2.1套管的措施后,成功地通过了试验。

高压直流输电换流变压器参数确定方法

换流变压器是直流输电系统中必不可少的重要设备,其参数选择的合适与否关系整个直流输电系统的运行性能和技术经济指标。根据换流阀的浪涌电流水平,结合交流侧最大三相短路容量和直流系统的额定直流电压、电流计算最小的换流变压器短路阻抗,在数学上推导了短路阻抗的计算公式,避免了工程上反复迭代的过程。实际工程采用的短路阻抗值在此基础上考虑一定的裕度,然后基于该值再计算阀侧额定电压、额定容量等参数。以整流侧定电流逆变侧定电压控制方式为例,考虑系统参数及相关的测量误差,详细论述了换流变压器最小最大档位的计算过程。最后通过一个工程实例验证了该计算方法的合理性。