±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。

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。

换流变压器新型套管洞口封堵抗爆性能试验

为改进现有换流变压器套管洞口封堵结构性能,设计了一种新型封堵抗爆结构,并通过足尺爆破试验对该结构的抗爆性能进行了试验研究。试验针对3种不同用量的炸药模拟出一般、较大和极限3种超压冲击作用,并进行了外观观测、超压时程和位移时程及残余变形的记录。试验结果表明,该新型封堵抗爆结构,在一般和较大超压荷载下,整体结构和封堵盖板均保持完整,结构实际位移均低于设计要求,表明该新型结构的抗爆能力足以抵御一般及较大超压爆破作用;在极限超压爆破荷载下,结构的位移及变形虽有明显增大,但结构整体保持完整,仅因锚栓脱落造成局部盖板翘曲,说明即使在爆破量较大的极限超压荷载下,该新型结构依然具备相当的抗爆能力。基于本试验可见新型封堵结构抗爆性能优异,后续可通过加强连接的方式进一步加强其抗爆能力。

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。

±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。

±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。

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。

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。

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。

换流变压器套管爆炸事故原因分析

对一台换流变的套管爆炸事故进行了分析,发现事故是由于套管工艺不良所致,指出该批次套管在电容量变化超过3%时即需更换。结合网内换流变压器油纸电容式套管的运行情况,提出了具体的反事故措施,以便改进和提高换流变压器的运行维护水平。

±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。

闭式重力热管与换流变阀侧套管一体化技术

为解决大负荷条件下换流变阀侧套管内部发热严重、局部过热的问题,从理论和实验两方面研究了闭式重力热管与换流变阀侧套管一体化技术的传热能力、工质种类、充液率及倾斜角度等关键问题。理论分析表明:一体化技术的传热能力可完全满足套管的实际工作需求,套管内部所需传递热量小于传热极限值的7%。加热带模拟导管发热实验研究表明:载流导管内部填充的工质会强化其自身的热传递过程,当工质的工作温度与套管工作温度相匹配时,载流导管稳态温度分布均匀性最为优异;工质种类不同对应的最佳充液率存在较大区别,但都与无工质时载流导管的最高温度区所在位置直接相关;倾斜角度对导管温度分布均匀性有一定程度的不良影响,但基本满足套管的安装角度需求。导管载流发热实验研究表明:一体化技术显著提升了载流导管温度分布的均匀程度,峰值温度由108.1℃降低到84.6℃,最大温差由47℃降低到3.2℃。论文研究成果可指导超/特高压级换流变阀侧套管与闭式重力热管一体化结构设计,同时也为解决断路器等电力设备的局部过热问题提供了一种全新的技术手段。

换流变压器阀侧套管局部温度过高的故障分析

分析了葛洲坝换流站换流变阀侧套管过热的原因,并且对其进行了检查。

换流变压器网侧套管绝缘在线监测系统研究

针对高压直流输电系统中换流变网侧套管末屏结构,详细设计并实现了基于Windows操作平台的套管在线监测系统。该系统考虑了环境条件、电压采集、信号干扰等因素,全面监测套管的运行状态,以保证换流变设备的安全稳定运行。该系统已在贵广I回直流工程的安顺换流站成功应用。

换流变阀侧套管振动模态及其法兰根部应力研究

套管法兰是换流变压器阀侧套管的薄弱部位,承受着换流变振动等复杂环境动力,易因长期机械载荷作用出现疲劳开裂,导致换流变压器停运。应力集中是导致结构疲劳开裂的主要因素,但现在少有针对法兰应力分布和疲劳的研究。为优化套管法兰根部结构、提高法兰疲劳强度,采用有限元仿真方法分析法兰应力分布,研究不同根部结构下法兰应力集中特征,并采用模态分析和响应谱分析研究振动载荷下法兰应力分布。研究发现:应力集中在法兰拐角位置并随法兰拐角曲率半径增加而降低;套筒上与法兰盘连接的加强筋能明显降低法兰拐角应力,降低幅度随加强筋宽度和高度增加而提升;三角形加强筋在靠近应力集中位置时能明显降低法兰拐角应力,降低幅度随加强筋安装角度增加而减小;连接的加强筋还对套管受竖直方向和轴向振动时法兰拐角最大应力有明显抑制作用。

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。

换流变压器阀侧套管SF_6气体密度表选型研究

介绍了换流变压器阀侧套管SF6气体密度表的温度补偿功能、抗振动功能,并对其进行了分析与研究。根据实际运行情况,对气体密度表进行了选型。