基于脱冰跳跃和电晕条件下的特重冰区特高压交流输电线路地线支架高度研究

为减少脱冰跳跃和电晕对特重冰区特高压交流输电线路安全稳定运行的不利影响,需分析地线支架高度的制约因素并合理确定其高度。对40 mm、60 mm特重冰区特高压交流输电线路导地线脱冰跳跃、地线电晕、线间距离、保护角、水平偏移等方面进行分析,提出1000 kV特高压交流输电线路地线支架高度制约因素、计算方法及结论。经研究,在40 mm、60 mm特重冰区,1000 kV特高压交流输电线路耐张塔脱冰跳跃控制的地线支架高度小于电晕控制条件下的地线支架高度,地线支架高度主要由地线电晕条件控制。40 mm冰区耐张塔地线支架高度不小于16 m,60 mm冰区耐张塔地线支架高度不小于16 m。     

重覆冰区特高压输电线路路径选择

特高压输电线路所经过的路径海拔高度、走向以及区域内的微地形微气象等条件,会对导地线覆冰情况产生严重影响。通过计算分析在重覆冰工况下,特高压输电线路的大高差、大档距、大小档以及耐张段长度对不平衡张力的影响,并分析了污秽对覆冰绝缘子串电气性能和杆塔塔头尺寸的影响。计算表明,重覆冰对特高压输电线路安全性和经济性的影响较高压、超高压线路更大。最后对特高压输电线路路径的选择提出了相应的具体措施。     

超/特高压同塔多回输电线路脱冰跳跃动力响应分析

为了明确超/特高压同塔多回输电线路的覆冰动态特性,采用有限元方法分析了其脱冰跳跃动态响应。考虑几何非线性的影响,采用有限元理论建立了导/地线-绝缘子及铁塔-导/地线-绝缘子体系的脱冰跳跃精细化数值分析模型。以1 000 kV交流双回、500 kV交流双回同塔多回输电线路和±800 kV直流单回、500 kV交流双回同塔多回输电线路为例,考虑塔线耦合效应、脱冰位置、档距和高差等影响因素,完成了不同工况下系统的脱冰跳跃分析。结果表明:当铁塔较高时,塔线耦合作用对导线脱冰跳跃纵向不平衡张力的影响不大,对地线脱冰跳跃纵向不平衡张力的影响较大;边档脱冰产生的纵向不平衡张力明显大于中档脱冰。最后,对导/地线脱冰跳跃纵向不平衡张力百分比取值进行了如下建议:1 000 kV导线及±800 kV导线取10%;500 kV导线取20%;地线取100%。     

特高压交流输电线路铁塔质量计算

在新建工程的可研和初步设计阶段,从新的设计条件出发推算铁塔质量,可以帮助完成杆塔选型和规划、路径比选、杆塔优化排位等,对提高概算准确性、节省工程造价具有重要意义。为此在特高压直流输电线路铁塔质量分析计算的基础上,对荷载更大、塔头布置形式多样化的特高压交流输电线路铁塔质量进行深入研究,并推广至500 kV超高压交流输电线路领域。采用“1 000 kV浙福线工程”及“500 kV铁塔通用设计”中不同塔型、呼高所对应的质量数据样本,建立回归分析数学模型,使用Matlab软件得到质量计算关系式。将计算结果与实际铁塔质量作比较,进一步验证了该方法及公式的准确性和适用性。对于重覆冰区线路,则应考虑导地线脱冰跳跃时产生不平衡张力的影响,修正和补充质量计算关系式。     

1000kV交流同塔双回输电线路导线脱冰跳跃特性

导线脱冰会引起导线的剧烈运动,使导线跳跃上下摆动,将导致导地线间或导线档中空气间隙的减小,严重时引起闪络;特高压线路由于导线分裂根数较多,截面较大,其脱冰跳跃问题更为严重,特高压输电线路导线脱冰跳跃的考虑对于导线排列,杆塔选型,档距配置等都有重要意义。为此首先进行了单导线覆冰脱落模拟试验研究,研究了不同档距组合、不同脱冰方式下的导线脱冰跳跃规律。还通过计算机仿真的方法针对试验工况进行数值模拟,仿真计算与模拟试验的结果具有相同的规律性。建立了适用于1000 kV交流同塔双回输电线路导线脱冰跳跃分析的3自由度多档导线模型,分析了连续档数、档距组合、档距大小、导线机械参数因素对特高压同塔输电线路脱冰跳跃的影响。分析了15 mm覆冰情况下特高压线路导线脱冰跳跃水平。研究表明,在15 mm覆冰及以下时,特高压同塔双回输电线路相间导线不需要水平偏移,在导线发生脱冰跳跃时线路也能安全运行。     

平丘地区特高压直流线路冰区直线塔不平衡张力计算

采用数值计算法对±800 k V上海庙—山东特高压直流输电线路典型平丘地形15 mm冰区直线塔不平衡张力进行计算,对比分析导地线不平衡张力实际计算值和规程要求值的差异,对优化平丘地区特高压直流线路15 mm冰区直线塔导线不平衡张力取值进行探讨,为后续特高压直流输电线路直线塔设计提供参考。     

交流特高压线路冰闪故障分析及绝缘配置建议

覆冰闪络是造成重覆冰区输电线路跳闸故障的重要原因.在我国海拔比较高的地区,尤其是在水系流域发达、地形复杂的山区,冰闪事故发生率相对较高.该文根据已建特高压交流试验示范工程输电线路的覆冰闪络情况及科研单位的相关试验数据,总结了特高压交流试验示范工程覆冰闪络特性和防冰闪的技术要点,并根据覆冰闪络试验提出覆冰绝缘配置原则,为重覆冰区绝缘配置提供参考数据,从而推进重冰区特高压交流线路杆塔设计水平,提高特高压电网安全运行的可靠性.     

1000kV交流特高压输电线路导地线融冰方案研究

全球能源互联网是以特高压电网为骨干网架、以输送清洁能源为主、全球互联的坚强智能电网。特高压输电线路是全球能源互联网的重要输电通道,其安全稳定运行是全球能源互联网统筹全球能源资源开发、配置和利用的基本条件。极端气候条件下,高压输电线路的严重覆冰将大幅度恶化导地线的机械特性和电气性能,覆冰、断线、倒塔等严重事故会极大地威胁电网的安全稳定运行,有针对性的对输电线路采取融冰措施,能有效的抑制导地线覆冰,使能源互联网更加坚强可靠。深入讨论输电线路融冰的基本原理,对浙北–福州1 000 k V特高压交流输变电工程融冰参数进行计算分析,提出适用于该工程的导地线融冰技术方案,为后续特高压输电线路工程的设计和能源互联网的建设提供参考。     

不均匀冰对重冰区特高压输电线路导地线间隙设计的影响

该文建立连续档不均匀冰张力计算模型,并编制了计算程序;然后研究档距、高差、档数、串长、覆冰厚度、覆冰率等因素对不均匀覆冰、不同期脱冰重冰区特高压线路导地线弧垂的影响,对重冰区特高压线路导地线间隙设计提出建议。     

超／特高压交流同塔多回输电线路覆冰不平衡张力分析

根据超／特高压交流同塔多回输电线路的导地线型号及绝缘子串参数建立线-串有限元模型,分析了不均匀覆冰随耐张段档数的变化规律,不同挂点高差模式对不均匀覆冰不平衡张力的影响,给出了不均匀覆冰不平张力的分析计算方法。对超／特高压交流同塔多回输电线路导地线挂点不均匀覆冰不平衡张力随覆冰率的变化规律进行分析,给出了定量的计算结果。在此基础上,建立塔-线-串耦合的三维有限元模型,考虑铁塔变形对不均匀覆冰不平衡张力的分析,将计算结果与线-串有限元计算结果进行对比分析。根据有限元分析给出超／特高压交流同塔多回直线塔,导、地线不均匀覆冰不平衡张力百分比取值,一般情况下导线取为10％、地线取为20％,如果从经济性考虑,对同塔不同电压等级可以取不同的不平衡张力百分比,1000kV导线取7％,500kV导线取10％,地线取20％。     

1 000 kV特高压30 mm重冰区水平耐张塔地线支架高度取值研究

1 000 kV特高压30 mm重冰区水平耐张塔地线支架高度关系到导地线脱冰跳跃距离,地线表面场强大小以及防雷保护效果。采用电位系数法,导地线应力状态方程和不平衡张力计算理论,结合脱冰跳跃真型试验成果,从地线表面场强、防雷保护、脱冰跳跃三个方面进行分析计算,综合得出水平耐张塔地线支架高度取值。     

重覆冰区线路不均匀脱冰的不平衡张力计算

重覆冰区线路覆冰后不均匀脱冰产生不平衡张力,严重时可发生倒塔事故,为此在设计中计算不平衡张力,合理确定重覆冰区杆塔荷载具有重要意义.以浙北福州1 000 kV交流线路工程为依托,分析特高压线路不均匀脱冰过程,采用等线长法计算模型,引入“扫描二分法”改进迭代算法,开发设计软件以实现对不均匀脱冰产生不平衡张力的高效精确计算.通过计算,对影响不平衡张力的绝缘子串长、导线型式、档距配置、高差、脱冰率等因素进行敏感性分析,验证计算结果并发现抑制重覆冰区不均匀脱冰的方法,从而减小不平衡张力,合理设计线路在重覆冰区的杆塔荷载,增强线路抗冰能力.对于不均匀脱冰影响很大的孤立档,建议考虑不均匀脱冰模式下的不平衡张力,加强耐张塔设计.     

输电线路导地线最小设计间距理论公式研究及参数化验证

导线瞬时脱冰产生的显著竖向振动可能会导致导地线间闪络及电气结构损坏等严重事故,威胁电力系统的安全运行。为了设计合理的导地线间距,需准确计算导线脱冰后的最大跳跃高度,采用非线性有限元方法开展的导线脱冰跳跃分析可精确获取跳跃高度等动力响应,但因其存在建模复杂、计算效率低等特点而难以大规模开展工程应用。为此基于能量守恒定律推导了导线脱冰跳跃高度计算公式,通过引入跳跃高度衰减系数φ来考虑阻尼效应,提出了输电线路导地线最小设计间距的参考公式。将非线性有限元方法应用于导线脱冰跳跃高度分析,在冰厚、跨距、高差、档数、初始张力及阻尼比等参数空间内,对理论计算公式的准确性进行了参数化分析。研究结果表明,针对不同的线路和结构参数组合,即冰厚、跨距、高差、档数、初始张力及阻尼比,理论公式与仿真计算结果均吻合较好,该公式具有一定的普适性,可为输电线路导地线间距设计提供参考。     

四川电网建设运维面临的挑战和解决措施

由于四川电网特殊的地形地貌,其建设运维面临着各种灾害和风险,包括藏区联网工程谐波过电压风险、其大量输电线路穿越重覆冰区和无人区、特高压输电线路及接地极线路缺陷故障频发、输电线路走廊地质脆弱、滑坡泥石流风险较大等。针对上述问题进行了大量研究并提出了解决措施,包括藏区联网工程谐波过电压风险评估及防控技术研究、覆冰监测预警及防冰保线技术研究、基于高压等电位取能及无线蜂窝网格网络自组网技术的输电线路视频巡检系统在电网"四无"地区的应用、基于地线感应的输电线路在线监测装置取能技术研究、宾金特高压直流工程接地极线路断线故障分析及解决措施、输电走廊滑坡和泥石流监测预警技术研究6个方面。未来将加强电网防灾减灾技术的研发与应用以及特高压交直流输电建设与运维技术研究,打造大电网安全运行技术支撑体系。     

重冰区线路导地线配合浅谈

本文结合重冰区线路的特点,着重分析了重冰区导线脱冰跳跃时与地线的动态接近及静态接近的运动过程,并得出有关计算公式和方法,并配合实际案例讲述了导地线配合设计的具体操作过程。     

±800 kV特高压直流线路地线断线故障分析

提升抗冰能力对线路安全运行至关重要。对某±800 k V特高压直流线路地线断线故障现场的环境及录波进行了分析，开展了地线断口静态分析及扫描电镜试验、拉断力试验，并对导地线间距进行了仿真计算。试验和仿真计算表明：特高压直流导地线覆冰厚度差异较大，随着地线覆冰厚度的增加，导地线间间距逐渐减小，在大风作用下极易发生空气间隙不足放电。本次特高压线路故障原因为重覆冰引起导地线空气间隙距离不足，导致放电烧伤和拉断地线。微地形区线路覆冰情况可能超过设计值，应考虑现场实际覆冰厚度、导地线覆冰厚度差值、故障区段微气象和微地形等因素，确保线路设计运行有充足裕度。     

基于等线长迭代的特高压直线塔地线不平衡张力计算

特高压直线塔地线金具多次因不均匀覆冰发生事故。首先采用不平衡张力的数值计算模型,并给出张力初始值的取值方法和收敛判断条件。然后计算分析了特高压输电线路不同档距、档数、高差、冰厚、串长、大小档等多种情况时直线塔地线的不平衡张力。结果表明减少耐张段档数、缩小档距、降低高差、路径选择中尽量避开冰区较重的地方、增加地线悬垂串长度、排位时尽量使档距均匀分布等均可降低直线塔地线的不平衡张力。对新建工程和已建工程,分别提出了降低地线不平衡张力差的对策,可为后续特高压输电线路的设计提供参考。     

特高压变电站支柱绝缘子重覆冰闪络仿真计算与试验分析

变电站支柱类绝缘子比线路绝缘子更容易覆冰,对输电线路影响更严重。为了获取特高压(UHV)变电站支柱类绝缘子覆冰后电气特性,建立了基于Obenaus概念的特高压支柱绝缘子重覆冰闪络物理模型,对比了固体涂层法和覆冰水电导率法试验得到的闪络电压结果。试验得出:覆冰水电导率和表面盐密对闪络电压的影响相互独立且均为负幂指数趋势;不同的污秽度与不同覆冰水电导率之间具有线性对应关系。建立了计算模型,将污秽和喷淋水电导率对覆冰闪络电压的综合影响等效为只有冰层没有污层的状态,降低了计算的难度。利用该模型计算了重覆冰条件下特高压支柱绝缘子的闪络电压,结果与试验验结果的误差<10%,验证了模型的准确性。     

500 kV输电线路绝缘地线雷电流分布

对于重覆冰区域的输电线路来说,地线覆冰会严重威胁到线路的安全运行。采用绝缘地线直流融冰的方式是解决架空地线覆冰问题的方法之一。当输电线路发生雷击事故时,直流融冰采用的绝缘地线与杆塔之间的雷电流分布情况决定了杆塔的塔顶电位,影响着杆塔的耐雷水平与线路防雷接地的保护。利用电磁暂态软件EMTP,对杆塔和绝缘地线中的雷电流分布进行了计算分析。计算结果表明,在500 kV输电线路中,雷电流主要通过杆塔流入大地,雷电流的幅值、杆塔档距、接地电阻的大小、地线结构、直径以及地线接地方式等对绝缘地线和杆塔分流情况有重要的影响。计算结果可为绝缘地线分流系数和杆塔分流系数的研究提供重要的参考价值,并有利于指导输电线路的优化设计。     

重冰区转角塔转角度数取值探讨

通过分析角度负荷与张力及转角度数的关系,建立了一个量化关系式：PJ=2TxSin（0／2）,经计算分析得出,重覆冰区架空输电线路耐张转角塔转角度数在30°时,既安全又经济的结论,回答了《重覆冰架空输电线路设计技术规定》（DIL/T5440—2009）“转角度数不宜过大”的问题,为以后的重冰区输电线路路径选择提供了理论依据。