±800kV同塔双回直流线路杆塔空气间隙的放电特性影响因素研究

±800 kV同塔双回线路电压等级较高,且杆塔形状和杆塔尺寸较±500、±660 kV直流输电线路杆塔都有很大差别,因此其空气间隙的放电特性有不同特点。为选择合适的±800 kV同塔双回直流线路空气间隙距离值,对影响±800 kV同塔双回输电线路杆塔上、下层空气间隙冲击放电特性的因素进行了真型尺寸模拟试验研究。研究了下层塔身宽度对杆塔下层间隙操作冲击放电特性的影响,均压环尺寸对直流V串塔头空气间隙放电特性的影响,直流运行电压对塔头间隙冲击放电特性的影响,±800 kV同塔双回输电线路杆塔下横担对上层间隙操作冲击放电特性的影响,并校核了下横担到上导线距离减小后杆塔的耐雷性能。研究结果表明:原有的塔身宽度对间隙操作冲击放电影响的修正公式已不适用于±800 kV同塔双回直流线路塔头;均压环尺寸大小与放电电压正相关;导线直流电场对间隙的放电路径有明显影响,但对放电电压影响不大;杆塔上导线到下横担的间隙距离可适当减小,但间隙距离减小后,杆塔的反击耐雷性能及绕击耐雷性能都略有降低。该研究结果可用于指导±800 kV同塔双回输电工程的设计。     

超/特高压直流输电线路塔头间隙冲击放电特性研究

目前国内外规划和建设了多个超/特高压直流输电工程,其中输电线路杆塔塔头的空气间隙距离是影响工程设计的重要参数之一。在工程设计中,既需要选择合适的间隙距离以耐受可能出现的各种过电压,保证系统安全稳定运行,又要尽可能减小塔头尺寸以降低工程造价。利用±1000kV模拟塔头进行试验,得到了±1000kV杆塔典型空气间隙的操作冲击和雷电冲击放电特性曲线,并与±500和±800kV杆塔塔头的空气间隙研究成果进行对比分析,同时结合750kV交流杆塔塔头和正方形塔窗的操作冲击特性进行了讨论和分析。试验结果表明:±500、±800和±1000kV杆塔塔头的50%放电电压与间隙距离的关系曲线具有良好的延续性;当间隙距离增加时,操作冲击放电特性曲线开始出现饱和的趋势,而雷电冲击电压则与间隙距离保持较好的线性关系;导线的尺寸和分裂形式以及均压环等对塔头空气间隙的放电特性影响较小。     

±1000kV直流输电线路塔头间隙冲击放电特性试验及海拔校正研究

±1000 kV直流在中国是一个新的电压等级,为保证设计的经济性和可靠性,需对不同海拔地区空气间隙距离的选择进行试验研究。在北京的特高压直流试验基地和海拔4 300 m的西藏高海拔试验基地采用相同结构的±1 000 kV真型尺寸模拟塔头空气间隙进行了冲击放电试验,获得了相应的操作冲击和雷电冲击放电特性曲线。通过对西藏基地得到的操作冲击放电电压采用GB/T 16927.1—1997、IEC 60071-2和GB/T 311.1—1997标准推荐的方法进行海拔校正,并与北京的试验基地得到的试验结果进行比较,结果表明以上3种标准推荐的海拔校正方法已不适用于海拔4.3 km的长空气间隙操作冲击放电。最后,按照＂海拔每升高100m,绝缘的电气强度降低相同百分比＂的原则,采用插值法计算得到了海拔4300m及以下地区的塔头间隙操作冲击放电电压曲线,并结合±1000kV直流输电线路过电压的研究结果,计算了不同海拔下±1000kV直流输电线路塔头操作过电压需要的最小空气间隙距离。在1.7pu操作过电压下,对于海拔1000m及以下地区,±1000kV直流塔头的空气间隙距离建议为8.6m;当海拔为3500m时,建议为9.8m。     

特高压直流分段式复合绝缘子应用研究

800 kV特高压直流输电线路杆塔可能采用分段复合绝缘子,针对采用分段式复合绝缘子可能带来的各种技术问题,开展了800 kV直流线路V型分段式复合绝缘子串电场计算及均压特性、塔头空气间隙操作冲击放电特性和电晕特性试验等方面的研究。研究结果表明,V型分段式复合绝缘子串中间连接金具配置小均压环后,能有效改善中间金具端部的电场强度;操作冲击试验与单边采用单支绝缘子组成的的V型串塔头间隙没有明显差别,但放电路径会受到影响;中间金具在1 050 kV电压下均无电晕产生。根据研究结果,若特高压直流工程使用V型分段复合绝缘子,高、低压侧均压环配置仍可沿用特高压直流V型整支复合绝缘子的均压环配置方案,推荐直流分段式复合绝缘子的中间连接部位分别安装小均压环,以避免电弧对复合绝缘子端部压接区的影响。研究成果为后续特高压直流工程的设计和绝缘子选型提供技术依据。     

高海拔直流外绝缘试验研究

高海拔直流外绝缘问题一直是制约高海拔地区超特高压直流输电工程设计的技术难题。为此,依托昆明特高压实验室在实际高海拔条件下,对特高压直流输电工程外绝缘特性进行了系统研究。研究了±800 k V全尺寸悬式和支柱绝缘子直流污闪特性,以及典型电极和±800 k V直流线路塔头空气间隙放电特性。结果表明,在高海拔条件下,随着线路悬式复合绝缘子和换流站支柱绝缘子串长的增加,其50%污秽耐受电压均成线性增加关系;随着典型长空气间隙和±800 k V直流线路塔头间隙距离的增大,其50%雷电冲击和直流放电电压均成线性增加。该研究成果已应用于高海拔特高压直流输电工程外绝缘的设计和复合绝缘子产品的开发,并取得了良好的社会和经济效益。     

±800kV直流输电空气间隙外绝缘特性研究

给出±800kV特高压直流输电工程线路杆塔和换流站直流场空气间隙操作冲击和雷电冲击放电特性的试验研究结果;讨论不同海拔高度下操作冲击放电电压的校正方法,并给出海拔校正系数;对±800kV直流输电杆塔和换流站最小典型间隙距离提出建议,为±800kV直流换流站及输电线路工程建设的设计提供了依据。     

超/特高压输电工程典型间隙操作冲击放电特性试验研究综述

在超/特高压输电工程的设计中,空气间隙的选择非常重要,可以影响输电线路中杆塔的尺寸,以及变电站或换流站中各种带电结构之间的距离。空气间隙的合理设计既关乎系统的安全稳定运行,又直接影响到工程的造价。一般情况下,与工频、直流或雷电过电压相比,耐受操作过电压所需的空气间隙最大,因此,杆塔和变电站或换流站中典型空气间隙的操作冲击放电特性是影响输电工程安全性和经济性的重要因素之一,也是超/特高压交直流输电工程设计的主要依据。操作电压下空气间隙的放电特性与电极的形状、电极间的距离、施加电压的波形等因素有关。通过对国内外空气间隙在操作冲击电压下的试验研究进行综述,包括各种典型间隙的操作冲击放电特性以及影响该特性的各种因素,从而为今后更加深入地研究操作冲击放电特性提供借鉴。     

±800 kV直流输电工程空气间隙海拔校正系数试验研究

分别在0、1 970、2 245和3 723 m海拔地区开展了±800 kV直流输电线路真型尺寸模拟杆塔和换流站极母线空气间隙50%操作冲击放电特性对比试验研究。通过分析计算，给出了±800 kV高压直流工程高海拔地区直流线路和换流站典型空气间隙操作冲击放电电压的海拔校正系数；并讨论了高海拔地区空气间隙放电特性的校正方法。     

特高压直流试验基地取得新进展

国家电网公司特高压直流试验基地位于北京中关村科技园昌平园区,是由中国电科院承担的国家电网公司重大科技专项。9月12日,国家电网公司党组书记、总经理刘振亚一行观看了特高压交直流户外试验场的操作冲击试验和特高压双回直流线段的升压试验,视察了户外试验场冲击电压发生器和建设中的特高压试验大厅。随着特高压交直流户外试验场一道亮光闪过,2400 kV操作冲击电压击穿了±1000 kV等级直流输电线路模拟杆塔塔头的空气间隙,该试验属世界首创,试验取得圆满     

特高压试验研究再创2项世界纪录

2007年9月12日，在国家电网公司特高压直流试验基地进行的2400kV操作冲击电压击穿士1000kV等级直流输电线路模拟杆塔塔头的空气间隙试验取得圆满成功。随后，已经带电±800kV运行的特高压双回直流试验线段成功升压至±1200kV，设备和线段一切正常，开始稳定运行。2项试验的成功，     

±800kV特高压换流站直流侧操作过电压的仿真与研究

根据国内外现有的资料,利用PSCAD/EMTDC软件,建立了一个较完整的换流站操作过电压计算模型,研究了有关操作和故障情况下±800 kV换流站直流侧可能出现的操作过电压。计算换流站主要设备典型故障工况时,对交流母线、直流线路、中性母线等设备可能产生的最大操作过电压水平进行了分析,还针对避雷器配置方法以及有避雷器和无避雷器时的过电压计算进行了研究。仿真计算结果表明,其有利于进一步分析特高压直流输电系统中因交直流系统故障引起的操作过电压大小以及相应绝缘水平的确定。     

交直流线路同塔输电对换流变直流偏磁的影响

华东地区输电线路走廊资源紧缺,为了充分利用架空线路走廊,将出现特高压直流线路与交流线路同塔架设的情况.根据规划的宁东-绍兴±800kV特高压直流主回路参数和华东地区交直流同塔线路数据,采用EMTDC建立了交直流输电系统的仿真模型.计算了交流线路输送功率、直流系统运行工况以及同塔段位置对直流线路工频感应分量的影响,给出了工频感应分量沿直流线路的分布规律.研究结果表明,由于直流线路上的工频感应分量与直流额定电压和电流相比很小,故对直流滤波器、平波电抗器和换流阀的参数选择影响不大,而工频感应分量所引起的换流变压器(简称换流变)阀侧直流偏磁电流则会对换流变正常运行产生一定程度的不利影响.最后,根据换流变可承受直流偏磁电流的能力,给出了可能的同塔架设的长度,并提出了限制直流偏磁电流的措施.     

特高压直流输电系统的直流转换开关研制

高压直流转换开关是高压直流输电系统中的关键设备,直流电流的分断需要采取一定措施产生人工过零点以创造熄弧条件,这和交流电流的分断是不同的。以特高压直流输电工程为应用背景,计算得出用于特高压直流输电系统直流转换开关的研制目标;采用无源型自激振荡原理,和断口串联型式的技术路线;通过理论分析和仿真计算,合理选取特高压直流转换开关的元件参数。研究开发的分断试验回路对特高压直流转换开关分断直流电流的性能进行验证,结果表明:样机在20ms内能够成功分断5.3 kA的直流电流,分断性能达到要求;残压试验和能量吸收性能均通过试验验证。     

特高压直流输电工程直流滤波器故障仿真

为了确定特高压直流输电工程中直流滤波器各设备的暂态定值,需要对直流滤波器的故障工况进行研究。根据工程经验,在暂态定值研究中需要考虑的故障工况包括直流滤波器高压端(或直流极线)对地短路和直流极线上侵入操作波。通过在仿真程序中建立直流滤波器的故障模型,并充分考虑不同的对地故障距离对直流滤波器各设备的影响,从中选出各设备最苛刻的应力。文中通过对三调谐滤波器的故障仿真对该方法做了进一步说明。仿真结果显示,该研究方法对确定直流滤波器暂态定值具有决定性作用。     

换流站直流场空气间隙放电特性的高海拔校正

整理和分析了中国电力科学研究院和云南电力试验研究所有关换流站直流场典型电极的操作波放电特性模拟试验数据,讨论了不同海拔高度下典型间隙的操作冲击放电电压的校正方法。文章指出:可以根据IEC和国家标准提出的g参数法以及文中得出的典型间隙公式确定海拔2000m以下的换流站直流场的空气间隙。     

±1100 kV直流纯SF_6气体绝缘穿墙套管关键技术研究

±1100 k V直流纯SF_6气体绝缘穿墙套管(以下简称±1100 k V直流穿墙套管)为目前世界电压等级最高的直流设备,也是直流输电系统中的关键设备。依托昌吉至古泉±1100 k V特高压直流输电工程,以±1100 k V直流穿墙套管为研究对象,建立了套管的三维物理模型,从直流绝缘材料、电场强度、机械强度及温度场等方面进行优化设计,并制造了±1100 k V直流穿墙套管样机。该样机顺利通过了全套型式试验验证,其各项性能指标均满足工程要求。通过该套管的研制,掌握了特高压直流SF_6气体穿墙套管的关键技术,并可以推广应用到其他电压等级产品中。     

特高压交流试验示范工程线路操作冲击试验电压波前时间计算分析

为了利用特高压示范工程猫头和水平塔长波前操作冲击下线路空气间隙放电电压较标准操作冲击波高的特点,减小空气间隙距离,降低杆塔造价,需要确定特高压示范工程猫头和水平塔空气间隙操作冲击放电试验波前时间。根据国外非标准的操作波对空气间隙的放电电压影响的试验研究结果,推导了线路操作过电压的波前时间和等效操作冲击试验电压波前时间之间的换算关系,并计算了中国单回路特高压示范工程线路操作过电压波前时间及与之等效的操作冲击试验电压波前时间,统计分析了转换得到等效试验用操作冲击的波前时间与幅值的关系。采用统计法和简化法计算线路闪络率,指出虽然计算结果满足标准要求,但由于变异系数对线路闪络率影响很大,而变异系数随着波前时间的增大有一定提高,长波前操作冲击放电分散性较短波前大。因此兼顾安全和经济性,1000μs操作冲击用做试验冲击是合适的。     

特高压直流输电线路外绝缘设计若干问题研究*

绝缘子长度和空气间隙距离的选取是特高压直流输电外绝缘设计的关键技术问题,其中涉及外绝缘试验操作冲击波的选取、导线高幅值直流工作电压对空气间隙放电电压的影响、绝缘子污闪电压与其长度的关系、高海拔影响等实际问题.特高压工程技术（昆明）国家工程实验室对特高压直流输电线路外绝缘设计中的若干问题研究取得了如下结果：给出了操作冲击波头时间长度的建议;验证了复合绝缘子直流污闪电压与其长度的线性关系;提出了可供工程设计用的空气间隙放电电压和绝缘子直流污闪电压的海拔修正系数.     

直流复合绝缘子不均匀污秽闪络特性研究

为了给超高压及特高压直流线路复合绝缘子设计应用提供依据,采用人工污秽试验方法研究了直流复合绝缘子不均匀污秽闪络特性以及憎水性条件下污闪电压的提高幅度,提出了直流复合绝缘子不均匀污秽闪络电压的修正系数公式,获得了修正系数。研究结果表明,污秽在上下表面不均匀分布对复合绝缘子污闪电压的影响比瓷或玻璃绝缘子的影响小,直流复合绝缘子上下表面污秽不均匀校正系数为1.065,复合绝缘子在憎水性下直流污闪梯度比亲水性下高出近153%。     

直流和操作波迭加脉冲时的空气击穿试验研究

实验研究了一系列脉冲作用下正针—负板电极空气间隙的直流和操作波电压击穿特性 ,结果发现 ,针电极施加脉冲时的击穿电压比不加脉冲时明显下降 ,击穿时延也减小 ,且负脉冲比正脉冲效果更明显。