1000kV特高压交流输电线路双回耐张塔刚性跳线电晕抑制分析

特高压交流1 000 kV双回耐张塔结构复杂,为分析其刚性跳线表面电场分布,并抑制电晕放电,运用3维有限元分析软件ANSYS,考虑了杆塔、金具、绝缘子串等因素和相间影响,计算了特高压双回耐张塔采用铝管式结构时刚性跳线的表面电场分布,对比分析了跳线表面场强的不同影响因素;并选取特高压试验示范工程典型单回耐张塔JTP3,通过电场仿真计算结合实地电晕测量,确定了特高压双回耐张塔刚性跳线表面场强的控制值;最后研究了跳线表面场强随弧垂值、耐张塔转角度数以及跳线直径的变化规律。研究结果表明:相间影响对中相跳线表面场强影响相对较大,杆塔、大地以及回间影响对中相跳线表面场强的影响百分比5%,特高压双回耐张塔刚性跳线表面场强控制值可取为2 600 kV/m,刚性跳线应选用JL/G3A-900/40型导线并在实际安装中应使弧垂值控制在0.2 m。     

1000kV交流同塔双回输电线路刚性跳线电晕特性

1 000 kV特高压交流同塔双回输电线路由于电场间的相互影响,其电晕问题更为突出,根据示范工程开展的同塔双回耐张塔跳线及金具的电场计算结果,需要对跳线及其金具结构进行优化。为获得优化后的跳线及金具电晕放电特性,利用紫外成像仪对笼式和铝管式2类不同结构刚性跳线开展电晕特性试验研究,找出有明显电晕放电的跳线及金具,确定放电位置和电晕起始电压试验值。采用三维有限元方法建立仿真模型,计算场强,分析产生电晕的原因。研究结果不仅验证了电晕特性研究方法的有效性,同时表明优化后的跳线及金具能有效降低电场强度,防晕效果显著。根据研究成果,推荐采用的刚性跳线及配套连接金具满足特高压同塔双回输电线路的运行要求,已应用于示范工程的设计建设中。     

±800kV特高压直流不同型式跳线电气特性的比较分析

现有±800 k V特高压直流输电线路耐张塔大多采用鼠笼式或铝管式刚性跳线,而刚性跳线金具是线路金具结构中最为复杂的部分,实际运行中发现由耐张塔跳线引起的电晕放电现象比直线塔严重。为比较分析±800 k V特高压直流典型耐张塔不同型式跳线的优劣性,应用三维有限元分析软件,分别仿真计算了鼠笼式刚性跳线、铝管式刚性跳线和软跳线3种型式跳线的电场分布情况。同时,基于国家电网公司特高压直流试验基地,开展了可见电晕试验和电磁环境影响试验研究。研究结果表明:鼠笼式刚性跳线和软跳线的电场特性基本相当,铝管式刚性跳线的电场强度稍高;鼠笼式刚性跳线所采用的间隔棒的可见电晕试验完全满足最高工作电压要求;鼠笼式刚性跳线和软跳线的可听噪声、无线电干扰、可见电晕和地面合成电场测试结果基本相当,无明显差异。该研究成果可为后续的±800 kV直流输电线路金具、导线表面最大场强控制值要求和耐张塔设计提供参考。     

特高压交流刚性跳线金具电晕试验

刚性跳线金具是线路金具中结构最为复杂的部分,其电晕比一般线路金具更严重,特高压交流刚性跳线尤为如此,必须通过试验研究不同类型的刚性跳线的结构及相应的电晕问题。因此通过对实际运行情况下的刚性跳线和模拟布置条件下的跳线金具进行电场计算,提出了简化模拟布置试验的方法和相应的修正系数,根据此系数提出了特高压刚性跳线可见电晕试验合格电压,并进行了模拟布置和真性跳线可见电晕试验。试验结果验证了特高压刚性跳线试验方法的有效性。     

特高压刚性跳线电晕对比试验研究

刚性跳线金具是线路金具中结构最为复杂的部分,其电晕比一般线路金具更严重.特高压交流刚性跳线尤为如此.必须通过试验研究不同类型的刚性跳线的结构及相应的电晕问题.笔者介绍了两种刚性跳线的形式,并对其分别进行了可见电晕试验研究.通过对比试验,分析了刚性跳线电晕的薄弱环节,为特高压刚性跳线设计提供了依据.     

1000kV特高压交流变电金具电晕特性及优化

1000kV特高压交流变电站运行电压很高而且相邻电场会相互影响,使得变电金具的设计比以往线路金具的设计要求更高、更复杂。为了让应用于特高压交流试验示范工程的变电金具拥有良好的高压电气特性,以国家电网公司特高压交流试验基地为样本,对变电站各种主要金具表面场强进行了仿真计算研究,对不同结构的金具进行了初步的优化设计,并采用科学的金具试验方法对各种优化后的不同结构的金具进行了电晕试验研究,根据试验结果提出了优化金具的建议意见,采纳该建议设计的试验示范工程变电站金具满足运行要求。     

交流电晕笼电晕特性数值计算分析(Ⅰ)——3维离子流场与电场分布

电晕笼被广泛采用于特高压交流输电线路的电磁环境试验研究。基于模拟电荷法建立了特高压交流电晕笼3维电场计算模型,计算中考虑了有限长导线的端部效应和分裂子导线表面场强的不均匀性,以及笼内3维空间电荷对导线起晕、电荷发射和迁移等物理过程的影响,比2维模型更符合实际情况。按此模型计算了500 kV交流电压下特高压电晕笼试验导线表面附近的3维电场分布,得到了交流周期内子导线表面场强的沿线分布,结果表明端部效应主要影响5 m防护笼内导线表面场强。此外通过电场强度云图分析了空间电荷影响下测量笼截面上的场强分布规律,结果表明场强10 kV/cm的区域为子导线表面外侧半径0.1 m范围内,空间电荷则分布于分裂导线外半径1 m的环状区域内,对此区间内电场强度的影响范围在-5~7 kV/cm间。     

330 kV输电线路均压环优化研究

通过有限元法建立均压环仿真计算模型，对4种不同管径以及2种不同曲率半径330 kV交流输电线路均压环表面场强进行计算分析，在特高压户外试验场以及特高压交流试验基地环境气候实验室开展均压环可见电晕试验研究，获得不同结构型式均压环表面电场分布规律、结构优化试验对比结果以及不同海拔条件下均压环电晕起始电压特性曲线。研究结果表明，通过优化均压环管径以及曲率半径方法，可有效降低均压环表面电场强度，提高电晕起始和熄灭电压，推荐校正算式校正误差小于GB311.1-1997和IEC60071-2:1996所提方法，可为高海拔地区输电线路均压环选型及优化设计提供参考依据。     

1000kV特高压交流输电线路跳线安装施工技术

针对1000kV特高压交流输电线路刚性跳线施工特点,介绍铝管式跳线和鼠笼式跳线安装施工方法,分析跳线安装的质量要求,结合施工中出现的问题提出线路设计建议,为特高压工程刚性跳线设计施工提供借鉴。     

高速列车车顶高压设备电场仿真计算及金具结构优化

高速列车车顶高压设备易出现电晕放电甚至沿面闪络,而电场分布特性是影响放电的重要因素之一。笔者结合实际运行中的某高速列车车顶高压设备的设计方案,利用有限元方法仿真计算了其电场分布,得到并分析了车顶高压设备电场分布的规律及特点,并优化了部分场强过高的金具结构。结果表明,车顶高压设备电场分布无轴对称性且极不均匀,设备伞裙的最高场强位于伞裙与高压端金具连接的部位;部分金具表面场强超过起晕控制场强,可能引发电晕放电,经优化后的金具表面场强满足起晕控制场强的要求。     

特高压铝管预制式跳线接头防滑移方案研究

在特高压输电线路中,耐张段之间通常采用刚性跳线来导流,以减少跳线风偏和弧垂,压缩杆塔结构尺寸。铝管预制式跳线为刚性跳线的一种。以往设计形式的铝管接头部分由于轴向受力过大,或施工装夹不到位等原因,曾出现铝管接头滑移现象。为此,对铝管接头滑移问题进行了深入研究,提出了内接头攻丝配螺钉和铝管端部焊法兰盘2种改进方案,简要介绍了实施步骤、注意事项和试验情况,并将2种方案进行了分析比较。结果表明,2种方案都能有效地抑制铝管接头滑移,保证跳线及整个线路安全稳定运行。     

软件法提高铝管式刚性跳线的施工工艺

锦屏至苏南±800 kV特高压直流输电线路工程采用铝管刚性跳线结构,依托工程开发了"±800 kV特高压直流线路工程铝管刚性跳线长度计算软件",目的是指导在工程中规范使用±800 kV特高压直流线路工程铝管刚性跳线计算软件,来达到降低跳线施工强度、减少高空作业时间、减少跳线用子导线的浪费、安装跳线美观性及提高工艺水平的目的,并为今后特高压直流工程推广应用打下基础。     

1000kV级特高压交流线路绝缘子串电位分布计算和均压环设计

特高压交流线路绝缘子串的电位分布极不均匀,这将影响绝缘子和线路的安全运行,如何设计合理的均压环,改善绝缘子串电位分布,具有重要的工程意义。应用有限元法可以对特高压绝缘子串单悬垂串下的电场分布进行三维的数值计算,综合考虑杆塔、导线等因素,针对悬垂串不同的均压环设计尺寸和放置位置分布进行对比计算。对均压环的优化设计表明,均压环管径取120mm,环体距绝缘子串中心距离取500mm,布置位置为屏蔽3片绝缘子时,均压效果相对较好。计算结果表明,增加均压环后各个串型的电场分布明显改善,单片绝缘子最大承受电压为4.7%。     

750kV输电线路耐张塔刚性跳线的研究开发

西北750 kV输电线路有43基耐张转角塔。为了确定经济、安全可靠、施工方便的跳线连接方式,预选普通软跳线、笼式硬跳线及铝管式硬跳线3种方式进行经济技术比较。通过计算、试验和论证,推荐采用铝管式硬跳线,它加工简单、施工方便,可降低工程造价,完全满足线路工程使用要求。     

1000kV交流复合绝缘子均压环参数设计

为了将1000kV交流特高压输电线路复合绝缘子沿面电场分布控制在合理的范围内,根据复合绝缘子的特点,采用场域分解的方法将三维无界场域分解成有界子区域,选择使用有限元法进行1000kV交流输电线路复合绝缘子串沿面电位、电场分布计算及均压环参数优化设计。应用ANSOFT软件建立1000kV交流线路带杆塔、导线的全三维模型,研究了均压环的管径、环径和抬高距离对绝缘子电场分布影响的规律,从控制电场强度的角度出发得到了均压环结构参数的配置方案。三维计算结果表明,安装了均压环后,复合绝缘子护套、金具、均压环表面最大电场强度均可以满足要求,绝缘子沿面电位分布的均匀性也得到了提高。金具可见电晕和无线电干扰试验的结果表明,高压端金具和均压环的起晕电压、无线电干扰均符合国家标准要求。     

特高压变电站中带跳线Ⅱ形耐张瓷绝缘子串的均压特性

由于电压等级高,组装形式多样,受上下层构架塔、相间、导线及跳线等的影响,1 000 kV变电站内盘形瓷绝缘子串的分布电压和高压侧的电场分布很不均匀,需要对其均压特性进行研究。运用三维有限元法,考虑构架塔、导线、跳线、金具及相间等的影响,仿真计算1 000 kV特高压变电站采用的带跳线Ⅱ形耐张绝缘子串的电位和电场分布,研究均压环对其分布电压的影响,比较位于不同位置的绝缘子串的电位和电场分布差异,并通过优化最终给出适用于带跳线Ⅱ形耐张瓷绝缘子串的均压环配置方案。所得研究成果对于提高特高压变电站绝缘子的安全运行可靠性,改善特高压变电站内外的电磁环境具有重要意义,已经成功应用于我国特高压交流试验示范工程,经现场观测,运行效果良好。     

750kV输电线路四分裂刚性跳线系统

为了满足新疆与西北主网联网750kV第二通道输变电工程建设需要,研究了750kV输电线路四分裂跳线系统。采用理论计算的方法得出了跳线的电场强度,确定了子导线型号,根据风偏角计算结果给出了跳线系统的参数,同时结合工程需要开发了跳线四变六转换器和加强抗磨型间隔棒等配套金具。750kV四分裂跳线系统通过了相关试验及鉴定,能够满足工程使用要求。     

1 000kV特高压单回交流输电线路电磁环境影响计算及分析

分析了1 000 kV特高压单回交流输电线路电磁环境问题,包括工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声等。结合现有的电磁环境评价限值,总结现行的电磁环境计算方法,以浙北-福州特高压线路为例,计算不同导线结构对应的电磁环境指标,推荐适合该特高压单回路交流线路的导线型式及分裂根数。对影响电磁环境的因素进行分析,得出不同影响因素对电磁环境影响的比较结果,其结果对今后的特高压单回路线路的设计具有指导作用。     

特高压输电线路状态监测技术的应用

中国正在建设第一条特高压交流输电工程晋东南—南阳—荆门1000kV特高压示范工程。输电线路的安全可靠运行在很大程度上决定着整个特高压输电系统的稳定和安全。为充分保障输电线路的可靠运行，有必要在特高压输电线路上采用先进的状态监测技术作为补充。分析和总结了现有的输电线路状态监测技术，包括绝缘子污秽监测、雷电监测、环境监测、导线微风振动监测等在线监测技术，以及红外检测、紫外检测、超声波法检测、电场法检测等带电检测技术，对各种技术的优缺点及其在特高压线路中的应用给出了建议，建议在特高压线路中使用环境监测、导线微风振动监测、红外检测、紫外检测等成熟技术。