±800 kV“U”型SF_6气体绝缘穿墙套管绝缘性能分析

±800 k V特高压直流穿墙套管是我国±800 k V直流输电工程中的重要电力设备,但鲜有文献对其设计和绝缘结构优化进行报道。将金属屏蔽式"U"型结构用于穿墙套管设计,分析了±800 k V直流穿墙套管的实际运行环境和参数,同时将有限元分析方法应用于特高压直流穿墙套管的三维电场模拟。电场仿真结果表明:金属屏蔽条件下套管复合绝缘子表面电位和电场分布更加均匀,因此金属屏蔽式套管可实现其结构的紧凑型设计。另一方面,金属屏蔽式结构套管高场强区域主要集中在内部金属屏蔽和外部均压环区域,讨论了套管闪络电压与绝缘距离之间关系。     

基于三维电-磁-热流耦合方法的±800 kV穿墙套管插接结构过热性故障分析

特高压直流套管是特高压直流输电的关键设备之一,但在实际运行中多次发生换流站穿墙套管载流连接过热故障,经分析主要是由插接结构接触缺陷、异常发热导致的.本研究针对某载流过热故障的±800 kV SF6气体绝缘穿墙套管,建立了套管及触指结构精细化模型,考虑热传导、热对流、热辐射等条件,通过三维电磁热流耦合方法对特高压穿墙套管内两种典型导电杆支撑结构进行仿真研究.结果 表明:三支撑与双支撑结构的±800 kV SF6气体绝缘穿墙套管在正常运行时的温度分布规律基本一致,导杆中部及靠近法兰和支撑绝缘子处温度较高,支撑绝缘子高压端嵌件的交界面处出现最高温度,但均低于其环氧复合材料的玻璃化转变温度;同时发现不同接触电阻倍数下,双支撑结构的温升整体高于三支撑结构.研究建立了外护套表面温度与载流接触过热点温度的对应关系,可为特高压直流穿墙套管通过红外监测护套表面温升、发现载流连接缺陷的运维方法提供依据.     

500kV高压直流穿墙套管端部机械连接故障检测与分析

对一支500 k V直流穿墙套管进行年度预试,发现SO2含量和直流回路电阻超标,解体后发现套管端部存在机械连接故障。提出了采用工业内窥镜检测方法,并成功应用于同类型套管故障的排查工作;通过检测和分析运输前和运输后一备用套管端部机械连接结构状态,得出运输过程中的振动冲击是造成套管发生机械连接故障的主要原因。     

南方电网直流穿墙套管运行特性分析

直流穿墙套管作为换流站直流场和阀厅的连接设备,在直流输电工程中处于"咽喉"位置。自1999年第1支500 kV直流穿墙套管投运以来,已有超过88支直流穿墙套管在南方电网系统中运行。套管运行过程中,电气和机械性能方面都曾出现问题。本文针对套管运行中的问题进行了分析总结,提出了直流穿墙套管在设计制造和运维方面的指导建议。     

基于有限元分析的特高压直流穿墙套管结构优化设计

特高压直流穿墙套管是直流特高压工程中的关键设备之一,为支撑我国特高压直流输电工程建设,平高集团有限公司开展了±800 kV直流穿墙套管的研制工作.针对支撑绝缘子结构直流穿墙套管的支撑绝缘子可能吸附滑动触头摩擦产生的金属碎屑,从而造成闪络的隐患,笔者提出了一体式载流结构的无支撑绝缘子特高压直流穿墙套管.应用有限元软件建立了该套管机械形变有限元模型,基于形变有限元分析结果建立了套管电场有限元模型.结果 显示不采用支撑绝缘子时,接地屏蔽翻边位置套管同轴圆柱电场劣化严重.研究了不同工况、不同导电杆结构参数对该套管形变的影响,发现采用大直径薄壁导电杆并抬高安装可以有效减小导电杆相对套管的偏移量.通过采用适当规格的导电杆、设置合理的导电杆抬升量,有效降低了套管内部电场的最大电场强度.按照仿真优化结果,制造了样机,并顺利通过相关试验.     

直流穿墙套管季节性红外热像特征分析

对某换流站6支直流穿墙套管的"异常"红外热像特征进行了长期跟踪检测,对其红外特征随季节变化的一些规律进行分析与总结,认为该6支套管的"异常"红外热像特征主要是与随季节性变化的周围环境(空气流动、雨水冲刷)、表面污秽分布情况具有一定的关系。通过红外图谱的正确分析,可较准确地判断穿墙套管的运行状态,同时提出了一些对穿墙套管运行维护管理的建议。     

±800kV换流变压器安装监理控制

根据溪洛渡左岸-浙江金华±800k V特高压直流输电工程四川双龙±800k V换流站工程建设中对换流变压器安装的监理经验,结合相关规程规范,介绍换流变压器安装监理控制要点。     

±800kV特高压直流换流站EM避雷器工况分析及其关键技术的研究

金属回线避雷器(metallic return arrester,简称EM避雷器)是±800kV特高压直流换流站的关键过电压保护设备之一。在介绍了特高压直流输电系统单极金属回线运行方式的基础上,详细分析了EM避雷器的稳态应力和暂态应力,特别是最高端Y/Y换流阀侧出线发生单相接地故障时的过电压机理。深入研究两项关键技术:1)低幅值、多脉冲的冲击电流下金属氧化物电阻片的能量吸收能力及筛选方法;2)多柱并联电阻片柱分流技术。采用近似直流工程中实际波形的低幅值多脉冲的冲击电流对金属氧化物电阻片进行能量筛选和适当的多柱并联电阻片柱分流技术是实现EM避雷器安全运行的关键。     

±800kV特高压直流换流站交、直流滤波器用金属氧化物避雷器的研究

基于±800 kV特高压直流换流站交、直流滤波器的结构和工程配置的基础上,详细分析了滤波器内金属氧化物避雷器的稳态应力和暂态应力,研究了2项关键技术:1)MCOV的选取;2)强雷电冲击电流下金属氧化物电阻片的能量吸收能力。以锦屏-苏南±800 kV特高压直流工程为依托,设计了HP3高端金属氧化物避雷器(FA),产品通过了中国电力科学研究院的型式试验,满足工程需要。     

基于三维电磁-热-流耦合方法的换流变阀侧干式套管插接结构过热性故障研究

换流变压器阀侧干式套管采用表带触指作为导体的连接和载流结构,随着输送功率的提高,套管载流量不断提升,插接结构的接触电阻发热将影响套管的可靠运行。针对±500kV换流变阀侧干式套管,通过三维有限元分析耦合电磁、热、流等多物理场,考虑热传导、热对流和热辐射的影响,计算分析了插接结构发热情况下套管的温度场分布以及接触电阻不同程度劣化对套管热场分布的影响。结果表明:接触电阻劣化会引起插接结构局部过热,最终导致环氧芯体与导电管界面温度上升,影响套管安全稳定运行。同时,研究发现导电管温升与复合硅橡胶外套表面温升具有线性相关性,通过红外热像仪探测复合外套表面温度能够有效推测套管内部过热情况。该研究获得了套管温度场分布规律及接触电阻劣化后引起的过热性故障机理,相关成果可为运行单位提供在线监测依据。     

40.5kV穿墙套管事故分析及其结构优化

针对某35 kV变电站穿墙套管的爆炸故障,通过对变电站的运行环境的统计分析、穿墙套管的外观检查及站内其他未爆炸穿墙套管的电性能试验,判断此次故障的主要原因为套管设计存在缺陷,其电场分布比较集中;诱发此次故障的外因是套管的长期运行环境比较恶劣,湿度比较严重。提出了通过优化套管屏蔽网的结构来改善电场分布、通过在母线室增加加热器和排风扇降低柜内湿度的解决方案。该方案实施后的设备运行良好。     

500kV直流穿墙套管空心复合绝缘子连接界面失效分析

2016年和2017年南方电网公司牛从直流工程牛寨换流站和从西换流站相继发生2起500 kV直流穿墙套管SF6漏气故障。解体发现穿墙套管空心复合绝缘子采用过盈配合工艺,玻璃钢筒和法兰发生相对位移,连接界面失效。通过分析过盈配合设计原理,空心复合绝缘子连接结构制造工艺、表面处理及胶黏剂的选用等方面,发现空心复合绝缘子过盈配合不当、胶黏剂失效、配合表面处理不当等原因,运行中法兰和玻璃钢筒在弯曲负荷和内压力共同作用过下发生相对位移,致使出现界面间隙,最终导致套管漏气。建议提高同类型工艺空心复合绝缘子考核指标,重点考核其长期运行特性。     

换流变阀侧干式套管内部插接结构过热隐患分析及整治

近年来,国内多个换流站发生国外某公司生产的换流变阀侧SF6气体绝缘环氧树脂浸纸(RIP)干式套管因内部插接结构严重过热引起的内部闪络放电故障,该型号套管内部铜铝导电杆为表带触指触头插接结构,因装配需要,铜导杆上端部装配有尼龙材质的导向锥.为查明套管过热故障原因、消除同类设备隐患,笔者结合套管结构、设备故障特征及实物解体插拔测试情况对该类套管存在的安全隐患进行了分析,利用红外测温、X光成像等检测技术手段对±500 kV昭通换流站同类隐患套管的运行情况进行了普测评估并提出了隐患整治措施.最终采取更换为改进结构铝导电筒的方式完成了昭通换流站27支隐患套管的现场维修,整治后运行两年,未出现套管故障或过热情况,设备隐患得到控制.相关隐患分析及整治措施可为同类设备隐患整治提供借鉴.     

±800kV直流线路避雷器关键技术参数设计及防雷效果分析

为提高特高压直流输电线路的防雷保护水平,借鉴了±500 k V直流线路避雷器的设计经验,并结合实际线路运行情况,设计计算了±800 k V直流线路避雷器关键技术参数。最后,通过仿真计算分析,从理论上考察了所设计的线路避雷器对特高压输电线路的防护效果及吸收能量情况。依据研究结果,提出了特高压直流线路避雷器额定电压为为960 k V,避雷器雷电冲击50%电压取值2 900 k V,标称放电电流为30 k A,外串间隙距离最大为2.0 m。仿真结果表明,所设计的避雷器能够显著提高杆塔反击和绕击耐雷水平,可靠保护该基杆塔,雷击极端情况下其通流容量为3.645 MJ,避雷器通过最大雷电流为72.3 k A。     

国家标准《±800kV直流换流站设计规范》GB/T50789-2012局部修订的条文（2022年版）

<正>住房和城乡建设部关于发布国家标准《±800k V直流换流站设计规范》局部修订的公告2022年第114号现批准国家标准《±800k V直流换流站设计规范》（GB/T50789-2012）局部修订的条文,自2022年12月1日起实施。经此次修改的原条文同时废止。局部修订条文及具体内容在住房和城乡建设部门户网站（www.mohurd.gov.cn）公开,并将刊登在近期出版的《工程建设标准化》刊物上。     

带自熄弧功能的直流接地极线路用绝缘子并联间隙研究

直流接地极线路的作用是在换流站双极非平衡运行或单极大地回线运行时形成大地回流,由于设计缺陷接地极线路通过大电流时如果受到过电压冲击导致绝缘子间隙被击穿,有可能出现间隙无法熄弧,接地极线路设备被损坏的故障。以±800 kV宾金直流宜宾-共乐接地极线路为例,对接地极线路各种运行条件下的沿线电压分布和故障条件下的入地电流进行分析,提出了使用带自熄功能的接地极线路用绝缘子并联间隙解决现有接地极线路设计缺陷的思路,利用电磁暂态分析软件对该间隙在雷击条件下的电气特性和能量吸收进行了计算,论证了用带自熄弧功能的并联间隙取代现有接地极线路用并联间隙的可行性。     

高压直流穿墙套管不均匀淋雨的闪络机理

本文论述了高压直流穿墙套管在不均匀淋雨情况下的表面电阻和最低闪络梯度的试验研究。测量电阻按照从干燥到潮湿的进展情况进行，直至达到准恒定状态。     

特高压直流输电系统金属旁通支路运行工况问题与对策

本文针对各类金属旁通支路运行工况的形成过程进行了阐述,并提出了相应对策,并且这些对策已在滇西北至广东±800k V特高压直流工程中应用,经工程现场与仿真系统试验验证,可有效解决双12脉动阀组串联结构中的金属旁通支路运行问题。     

±1100kV特高压直流换流站直流场雷电侵入波过电压研究

目前±1 100 kV特高压直流系统还没有工程实际,但直流电压由±800 kV提高到±1100 kV后,±1 100 kV直流换流站直流场防雷可能会面临一些新问题。例如线路进线段杆塔比±800 kV更高,绕击和反击电流会更大,导致直流换流站直流场雷电侵入波过电压也会更高,而受设备制造、运输能力和高度的限制,换流站设备的内外绝缘水平并不是按比例线性增大的,这样对±1 100 kV直流换流站直流场的避雷器布置和保护水平提出了更严格的要求。本文依托准东-重庆±1 100 kV直流输电工程,计算工程中换流站直流场的雷电侵入波过电压,对今后±1 100 kV直流工程提供了设计依据。     

500 kV超高压直流穿墙套管有限元三维电场分析

对±500 kV超高压直流穿墙套管电场进行研究.首先建立±500 kV超高压干式直流穿墙套管模型,分别讨论了套管的结构特点和绝缘性能.其次利用有限元仿真软件Ansoft Maxwell计算了穿墙套管的三维电场分布,重点分析了套管外绝缘厚度和端部均压环及中部屏蔽环对套管电场分布的影响.然后根据实验数据提出了优化思路和改进方向.结果 表明:套管高场强区集中在屏蔽层翻边位置及套管两端端头位置,使用均压环和屏蔽环能有效提高套管绝缘稳定性.