带串联间隙1000kV特高压交流输电线路避雷器关键技术参数分析

为提高交流特高压输电线路的耐雷水平,调研收集了交流特高压输电线路的研究成果。结合中国交流特高压示范工程运行经验,并采取仿真计算和试验验证的方法,从本体参考电压、标称放电电流、能量吸收能力、放电电压、保护水平等方面对交流特高压线路避雷器的关键技术参数进行了分析。根据研究结果,提出对于特高压交流线路避雷器,其本体直流参考电压应≥1 086kV;标称放电电流应为30kA;2ms方波通流能力应≥1 500A;雷电冲击50%放电电压应≥2 900kV;雷电冲击残压≤2 150kV。     

特高压同塔双回交流线路的外绝缘特性

为确保线路运行安全,针对我国第1条1000kV交流特高压同塔双回线路特点,采用真型杆塔进行了工频电压、不同波前时间操作冲击和雷电冲击电压的放电特性试验;并利用污秽试验大厅开展了长串绝缘子的污耐压特性试验研究,获得了多条重要的放电特性曲线及长串绝缘子污耐压曲线。根据真型杆塔空气间隙试验结果及过电压计算结论,提出了1000kV交流特高压同塔双回线路杆塔最小安全间隙建议值,依据长串绝缘子污耐压试验结果,推荐了线路绝缘子配置参数。     

中国特高压交流瓷外套避雷器的研制与型式试验

1000kV特高压交流瓷外套金属氧化物避雷器(MOA)是近几年国内避雷器研究最重要的成果,由于其采用4柱电阻片并联结构且其总高达十几m,其性能要求和试验方法与传统750kV及以下的MOA有很大不同。型式试验(设计试验)是为验证产品设计能否满足技术规范的全部要求所进行的试验。全面介绍了国家电网1000kV特高压交流示范工程所用MOA的技术规范、试验方法、以及各制造厂产品型式试验结果,重点对试验方法的合理性进行了分析探讨,对1000kV瓷套型MOA的标准制定工作提出了一些合理化建议。     

1000kV特高压避雷器型式试验方法的探讨

因试验设备容量和电压的限制,1000kV特高压避雷器的部分型式试验,需要从可行性和等价性两方面重新考虑确认。本文以瓷套型避雷器为例,对电压电流作用、残压控制进行了分析论证,对部分型式试验方法进行了可行性和等价性探讨,并给出结论与建议。GIS型避雷器的相关试验与此相同或类似,可参考之。目前1000kV特高压避雷器的型式试验早已全面完成。本文的目的在于总结积累经验、统一提高认识,将来更好地为其它交流特高压工程服务。     

UHV MOA设定30kA级标称放电电流的必要性

为提高变电站过电压保护及避雷器运行的可靠性,从标称放电电流如何影响1000kV避雷器的保护特性、运行特性,以及特高压变电站的雷电侵入波保护可靠性等方面出发,对1000kV变电站雷电侵入波及通过避雷器雷电流进行了EMTP仿真分析,并按1000kV变电站雷电侵入波平均无故障时间>1500a的要求,根据IEC60071-2、IEC60099-5的基本原则,讨论和分析了1000kV特高压交流系统用无间隙金属氧化物避雷器(MOA)标准,认为设定30kA标称放电电流等级是必要和可行的。     

特高压±800 kV直流输电线路用避雷器的研制

±800 kV特高压直流输电线路是中国大电网的重要组成部分,其运行安全与否直接影响中国电网的稳定。特高压直流输电线路输电距离长,沿线地形地貌复杂、雷电活动频繁,雷击闪络已成为影响线路安全运行的一个关键风险点。目前,±500 kV直流线路避雷器已实现开发应用,并且防雷效果显著,但±800 kV直流线路避雷器的研制及应用仍然是空白。为了提高特高压直流输电线路抵御雷击风险能力,研制出了国内首台特高压±800 kV直流输电线路用避雷器。文中设计了±800 kV直流线路避雷器结构,提出了相关技术参数,选择了合乎规格的电阻片及生产工艺,研制出了直流参考电压为960 kV、8/20μs标称放电电流30 k A下残压为1 900 kV、正极性雷电冲击50%放电电压为2 700 kV的±800 kV直流线路避雷器,并通过校核计算及型式试验进行了验证。校核计算及试验结果表明,研制出的±800 kV直流线路避雷器电气性能、机械性能良好,能够有效保护±800 kV直流绝缘子及塔头空气间隙免遭雷击闪络。±800 kV直流线路避雷器的成功研制及应用将为特高压直流线路防雷工作提供强有力的手段。     

1000 kV同塔双回线路高抗中性点小电抗侧中性点避雷器参数的选择

首个交流1000kV同塔双回线路皖电东送输电工程中,对线路高抗中性点小电抗侧的中性点氧化锌避雷器参数选择有两种方案:方案1选择额定电压192kV的单柱避雷器,方案2选择额定电压204kV,4柱并联的特高压形式避雷器。两种方案的分歧点在于高抗中性点避雷器上的拍频过电压应归类于代表性缓波前过电压还是工频暂时过电压。虽然偏保守,工程最终选择方案2,但是后续1000kV同塔双回线路工程研究中两种方案的争议一直存在。为了澄清争议和为特高压同塔双回线路高抗中性点避雷器参数选择提供技术依据,该文提出了中性点金属氧化物避雷器(MOA)参数选择原则,优化了方案1的参数。并在分析国标有关代表性工频和缓波前操作过电压定义以及避雷器耐受代表性过电压试验标准的基础上,结合对皖电东送输电工程拍频过电压的ATP程序仿真计算结果,提出了拍频过电压归类于代表性缓波前过电压的依据和中性点避雷器耐受拍频过电压的判据。建议交流1000kV同塔双回线路高抗中性点氧化锌避雷器可采用优化了的方案1参数,这有利于降低中性点避雷器价格和中性点设备绝缘水平,并节省工程投资。     

1000kV输电线路带电作业安全距离研究

为确定1000kV交流特高压输电线路带电作业的安全距离,分析了我国第一条特高压线路带电作业操作过电压水平及概率密度,介绍了带电作业危险率计算过程和修正方法,结合特高压输变电试验示范工程的实际进行了各种工况位置的安全距离的试验研究,得出1000kV输电线路直线塔边相、中相、耐张串的带电作业安全距离的操作冲击放电特性,通过危险率计算分析确定了1000kV交流输电线路带电作业最小安全距离。研究结果可为1000kV交流特高压输电线路的带电作业提供依据和技术支撑。     

1 000 kV交流特高压GIS型和瓷套型金属氧化物避雷器的研发

文章较详细地介绍了1000kV交流特高压试验示范工程用GIS型和瓷套型金属氧化物避雷器（简称避雷器）产品的主要技术参数及廊坊电科院东芝避雷器有限公司对1000kV交流特高压避雷器的研发实绩。大容量电阻片、GIS型避雷器和瓷套型避雷器的研发工作都是在株式会社东芝相关技术的基础上进行的。大容量电阻片完全满足特高压GIS型和瓷套型避雷器要求，具有足够裕度，并已实际应用于500kV和750kV瓷套型避雷器。GIS型避雷器的电位分布解析结果与日本新榛名变电站使用避雷器的解析和实测结果都相当一致，满足技术协议要求。瓷套型避雷器属国际首创产品，应用了4项株式会社东芝具有实际运行业绩的关键技术，特别是减震技术（装置）大幅度减小了瓷套根部应力，从而满足抗震要求。最后初步探讨了试验的可行性和等价性．并给出相关建议。     

特高压交流输变电工程设备的电晕试验

为了解特高压级交流输电系统工程设备的电晕特性,针对晋东南—荆门1000 kV级交流输变电示范工程,研究了1000kV交流输变电工程设备电极电晕试验的方案,并利用武汉特高压试验线段开展了特高压设备及设备用典型均压环可见电晕模拟试验研究,1000kV级分裂耐热扩径软导线及分裂导线、管型母线、线路典型均压环和绝缘子串起晕电压的试验。试验获得了特高压输变电工程设备的电晕参数及导线起晕电压与布置高度的关系即起晕电压与布置高度成正比,可为特高压工程建设提供设计参考依据。     

1000 kV交流系统GIS用罐式避雷器电位分布测量的研究

1 000 kV交流系统GIS用罐式避雷器的电位分布影响特高压输变电系统的可靠运行,为此针对其结构制定了电位分布的测量方案,并对因测量时改变结构而引起的一些影响因素进行了分析。通过改变伸缩连接杆的长度以改变均压环的罩入深度,调节均压环与均压环、均压环与均压罩之间的距离等多种方式调节均压装置的结构,并采用光纤-电流法进行测量,对数据进行分析比较得到了最优结构的参数,结果表明,电位分布不均匀系数经优化后完全满足规定值(15%)。     

特高压交流线路金具常见电晕位置及串型优化

基于浙北—福州1000 kV特高压交流线路现场测试结果,研究了特高压交流线路金具的常见电晕问题.借鉴中国1000 kV特高压交流输电线路金具设计、制造、建设及运行经验,根据1000 kV特高压交流线路技术参数开展了悬垂串、耐张串和跳线串均压屏蔽环金具结构的优化设计工作,通过悬垂串的真型电晕及噪声测试进一步验证了金具的优...     

交流特高压避雷器的带电考核与工程投运

1 000 kV交流特高压瓷套型金属氧化物避雷器(1 000 kV AC ultra high voltage porcelain-housed metal oxide surge arrester,UHV MOA)是近几年国内避雷器研究最重要的成果,在中国特高压示范工程之前,国内外尚无特高压避雷器长期带电运行的先例....     

1 000 kV输电线路同期合闸过电压的研究

随着电网电压等级的提高，对输电线路操作过电压允许值提出了更加苛刻的要求。国内外超高压系统中用得最多的利用避雷器与合闸电阻限制操作过电压的方法，在特高压系统中还能不能得到满足呢?文中利用ATP-EMTP软件分别对国内第1条特高压交流输电试验示范工程———晋东—南阳—荆门特高压交流输电工程中的1 000 kV输电线路使用避雷器和合闸电阻限制同期合闸过电压进行了分析研究，仿真结果表明利用多级合闸电阻与在线路两端和中部同时安装避雷器的方法效果最好。     

特高压变压器局部放电试验分析

1000 kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程的1000 kV、1000 MVA特高压交流电力变压器的局部放电试验首次在国内进行,试验电压高,局部放电量要求严,试验难度大。总结特高压变压器局部放电试验的技术特点,以特变电工沈阳变压器集团有限公司生产的荆门站A相ODFPS-1000000/1000型特高压变压器为例,分析了该变压器出厂时的局部放电试验、特高压变压器套管局部放电型式试验、国家电网公司《1000 kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程电气设备交接试验标准》以及该特高压变压器的交接试验,提出了特高压变压器的特殊试验要求。     

1000kV CVT误差的现场试验方法

1000kV电容式电压互感器(CVT)是我国特高压交流试验示范工程中的新型设备,其准确度(误差)的现场试验在世界上没有先例。为确保1000kV CVT误差现场试验的顺利实施,开展了对1000kV CVT现场试验方法的研究,结合试验示范工程用1000kV CVT的结构特点和具体参数,提出了差值法、电压系数测量法等3种方法,通过比较这些方法的优缺点,表明在现场宜用1000kV电磁式标准电压互感器作为试验标准、采用差值法进行CVT的准确度(误差)现场试验;根据试验方法所需的标准装置,研制出1600kV标准电容器、1000kV量值传递用和现场用电磁式标准电压互感器。同时,对测量中可能导致不确定度的来源进行分析,使测量中的偏差控制在允许误差的1/3以内。     

多分层直流馈入的特高压环网开断运行特性及安控措施

某受端省级电网的特高压交流环网投运后,为多特高压直流分层接入、满功率消纳提供了条件,受端特高压交直流以及1000 kV/500 kV交流电网之间的耦合强度加大。为保证故障后特高压交直流电网的可靠运行,仿真分析了1000 kV特高压环网开断后交直流耦合的电压稳定特性,以及开断后大功率转移至500 kV电网的热稳定特性,分析了此电网结构下电压稳定、热稳定两大运行问题产生的原因;为减小防控措施量,计及直流调制、切负荷等多资源控制手段的灵敏度以及优先级,建立了防控两大运行问题的统一多资源协控优化模型,并提出了基于控制代价的恒步长梯度下降启发式寻优方法来求解得到协控措施。依托实际电网开展了仿真计算,验证了该控制措施能够有效减少防控措施量。     

多分层直流馈入的特高压环网开断运行特性及安控措施

某受端省级电网的特高压交流环网投运后,为多特高压直流分层接入、满功率消纳提供了条件,受端特高压交直流以及1000 kV/500 kV交流电网之间的耦合强度加大。为保证故障后特高压交直流电网的可靠运行,仿真分析了1000 kV特高压环网开断后交直流耦合的电压稳定特性,以及开断后大功率转移至500 kV电网的热稳定特性,分析了此电网结构下电压稳定、热稳定两大运行问题产生的原因;为减小防控措施量,计及直流调制、切负荷等多资源控制手段的灵敏度以及优先级,建立了防控两大运行问题的统一多资源协控优化模型,并提出了基于控制代价的恒步长梯度下降启发式寻优方法来求解得到协控措施。依托实际电网开展了仿真计算,验证了该控制措施能够有效减少防控措施量。