多端柔性直流输电系统中±160kV XLPE绝缘电缆系统设计与选型

因地理条件限制,南澳±160 kV多端柔性直流输电示范工程(简称南澳柔直工程)中多个换流站之间无法采用传统全电缆线路实施连接。针对这一问题,制订了XLPE绝缘电缆和架空线相结合的直流输电线路设计选型方案,提出电缆系统的避雷器配置方案,并通过PSCAD/EMTDC软件仿真计算了直流电缆系统可能承受的操作冲击和架空线雷电侵入过电压水平。结果表明:混合线路中±160 kV直流电缆系统的绝缘设计主要受同极性操作冲击过电压和反极性雷电侵入过电压控制,最大过电压水平分别为285.6 kV和336.7 kV。基于换流站直流主设备绝缘配合的统筹考虑,提出保护用避雷器的操作和雷电保护水平分别为295 kV和325 kV,进而确定±160 kV直流电缆系统的同极性叠加操作冲击和反极性叠加雷电冲击耐受电压值分别为450 kV和390 kV。研究结果被成功应用于南澳柔直工程,并用于指导更高电压等级的柔性直流输电用电力电缆的研发。     

500kV XLPE海底电缆线路的暂态电压及绝缘配合研究

基于舟山混联输电线路工程,应用PSCAD/EMTDC软件,建模仿真研究了500 kV交联聚乙烯海底电缆绝缘和内(绝缘)护层上的各类暂态电压和绝缘配合问题,计算了断路器合闸操作、断路器重击穿和雷电流侵入时电缆绝缘及内护层上暂态电压的分布特性,分析了短路及故障电流、电缆中间段金属护套与铠装短接、电缆接地体阻抗等对电缆内护层感应电压的影响。结果表明:操作空载线路和最大雷电流侵入在电缆绝缘上可分别产生最高850 kV的操作暂态过电压和1 230 kV雷电暂态过电压,通过在断路器上加装合闸电阻和(或)在电缆上并联合适电抗器可以有效限制操作暂态电压;单相金属性短路故障和最大雷电流侵入在电缆内护层可分别产生最高7.5 kV和11.4 kV的暂态电压,电缆中间段金属护套与铠装短接方式可减小电缆内护层上约1/3的暂态电压,而电缆两端三相集中接地体的阻抗对电缆内护层上暂态电压的影响可忽略,各种暂态下电缆绝缘和内护层的绝缘配合满足500 kV电缆的相关标准要求。     

海南联网工程海底电缆过电压与绝缘配合研究

海底电缆过电压与绝缘配合问题是跨海电力联网工程设计的重要内容,也是开展海底电缆结构设计的前提[1]。南方主网与海南电网联网工程是我国首条、世界第二条500 k V交流海底电缆,其绝缘配合设计直接关系到工程运行安全性和总投资,故而尤为重要。从联网系统工频过电压、操作过电压和雷电过电压的角度,对海底电缆可能出现的各种过电压水平进行分析和仿真计算,根据计算结果对系统、一次主接线提出降低海底电缆过电压的措施。结合电缆过电压水平,计算电缆所需的绝缘厚度值,并对工频耐受电压、冲击耐受电压水平进行校核。最后,对提高海底电缆绝缘安全性能的措施提出建议,研究结果可为其他海底电缆工程的设计提供参考。     

直流电缆雷电冲击电压安全裕度研究

高压直流电缆是柔性直流输电技术的关键装备,直流电缆的绝缘厚度设计以雷电冲击电压安全裕度为重要依据。为了获得直流电缆的安全裕度,文中提出了直流电缆雷电冲击电压安全裕度试验方法,建立了相应的试验回路,对冲击电压波形参数进行了计算、仿真和验证,获得了波前时间为1~5μs、半峰值时间为40~60μs的冲击电压波形;提出了直流电缆雷电冲击电压安全裕度的分析方法,计算了电缆绝缘的电场分布。研究表明,文中所提方法可以获得直流电缆的雷电冲击电压安全裕度,为高压直流电缆绝缘厚度设计提供了依据。     

500kV XLPE海底电缆绝缘及护套暂态电压仿真计算

舟山500 kV联网工程将是世界上首条敷设500 kV交联聚乙烯(XLPE)海底电缆的架空线–电缆混联输电线路。针对500 kV XLPE海底电缆系统绝缘配合问题,基于舟山混联输电线路,应用PSCAD/EMTDC软件建立了全线路系统仿真计算模型,并分析了电缆两端及中间接地体的建模问题,计算了海底电缆绝缘和外(绝缘)护套上各类暂态电压特性及其分布。计算结果和研究分析表明:操作空载线路在电缆绝缘上可产生最高约800 kV的操作暂态电压,通过断路器加装合闸电阻可有效限制操作暂态电压在500kV以下,而最大雷电流(100 k A)直击线路时,电缆绝缘上的雷电暂态电压达到1 230 kV;电缆外护套上产生的最大暂态电压均出现在电缆长度的中间段,雷电直击架空线路时达到11.4 kV,各种操作暂态电压最高达6.45 kV,而最大短路电流为35.6 k A时工频感应电压有效值达到3.04 kV;各种暂态电压下电缆的绝缘配合均满足500 kV电缆标准要求。该研究结果为500 kV XLPE海底电缆的绝缘设计及工程应用中的绝缘配合提供了必要的基础。     

长电缆线路雷电冲击过电压计算及绝缘配合

本文利用自编程序结合典型工程进行雷电冲击过电压计算,对影响过电压的各种因素进行较深入的分析研究,并总结出长电缆线路行波保护的一些特点,为电力部门提供绝缘配合设计的依据。     

高速铁路馈线电缆雷电过电压及防护措施

高速铁路中雷电流是造成电缆绝缘破坏的一个重要因素,当输电线路遭受雷击时,雷电流将通过线路与电力电缆的连接点侵入电缆,并造成电缆主绝缘和护层绝缘的破坏。因此利用PSCAD/EMTDC软件建立单芯电缆的暂态分析模型,仿真分析了雷击点位置、避雷器、电缆护层保护器、电缆并联根数的影响。分析结果表明:雷电流幅值越大,离雷击点距离越近,雷电过电压越大;当雷击点与电缆接头处的距离小于100 m时,会在电缆线芯与护层上产生数十万V的电压,足以破坏电缆绝缘。此时需要加装避雷器与电缆护层保护器将电缆线芯和电缆护层的雷电过电压限制在其残压内,同时可以增加电缆并联根数来降低线芯电流与护层电压,以提高电缆的绝缘水平和供电可靠性。     

高速铁路馈线电缆雷电过电压及防护措施EI北大核心CSCD

高速铁路中雷电流是造成电缆绝缘破坏的一个重要因素,当输电线路遭受雷击时,雷电流将通过线路与电力电缆的连接点侵入电缆,并造成电缆主绝缘和护层绝缘的破坏。因此利用PSCAD/EMTDC软件建立单芯电缆的暂态分析模型,仿真分析了雷击点位置、避雷器、电缆护层保护器、电缆并联根数的影响。分析结果表明:雷电流幅值越大,离雷击点距离越近,雷电过电压越大;当雷击点与电缆接头处的距离小于100 m时,会在电缆线芯与护层上产生数十万V的电压,足以破坏电缆绝缘。此时需要加装避雷器与电缆护层保护器将电缆线芯和电缆护层的雷电过电压限制在其残压内,同时可以增加电缆并联根数来降低线芯电流与护层电压,以提高电缆的绝缘水平和供电可靠性。     

电力设备预防性试验规程讲座

1 工频耐压试验电压标准的制定 电力设备工频耐压试验电压标准,是以雷电过电压水平和操作过电压水平作为基础,经过计算而得的。并经长期实践、验证,证明是适用的。 变压器的工频耐受电压确定的步骤如下:其中β_1、β_2、分别是操作波冲击系数(内绝缘抗操作过电压的强度与抗1min工频电压的强度之比)和雷电全波冲击系数(内绝缘抗雷电全波的强度与抗1min工频电压幅值的强度之比)。 写成公式可表示如下: 与操作冲击耐受电压近似等效的工频耐受电压表达式:     

三端柔性直流输电系统雷电侵入波过电压

雷电侵入波过电压是确定直流输电系统换流站设备绝缘水平的重要依据,利用PSCAD/EMTDC软件建立了±160 kV南澳三端柔性直流输电系统直流侧雷电侵入波仿真计算模型,利用电气几何模型法计算直流线路的最大绕击电流,采用相交法作为空气间隙闪络判据,计算直流线路遭受雷电绕击和反击后换流站内极母线设备以及连接电缆承受的电压应力,并校核各设备的雷电冲击绝缘水平,计算结果表明各设备的绝缘裕度满足要求.     

柔性直流换流站雷电侵入波过电压

为确定换流站直流场设备（包括电缆）的雷电绝缘水平,建立柔性直流工程换流站和各站直流进线段1~2 km输电线路电磁暂态仿真模型。根据线路电气结构参数确定输电线路绕击和反击电流值,雷电流采用双指数函数模型,杆塔塔头间隙闪络判据采用相交法,计算架空线路在雷电绕击和反击工况下换流站直流场设备和电缆雷电侵入波过电压。通过仿真计算,确定了换流站直流场设备和电缆雷电绝缘水平,同时计算表明,直流电抗器对雷电过电压有一定的抑制作用。     

变电站雷电侵入过电压波形特征及其影响因素的仿真

为探讨变电站设备实际耐受的雷电冲击电压波形与标准雷电冲击电压波形的差异,对变电站雷电侵入过电压的波形特征及其影响因素进行了仿真研究。通过在电磁暂态计算程序(EMTP)中建立500 k V交流变电站–输电线路模型,并结合过电压形成的物理过程,分析了雷击类型、输电线路传输过程以及避雷器对雷电侵入过电压波形的影响。研究结果表明:受雷击工况、输电线路传输过程及避雷器等非线性设备的影响,变电站设备实际耐受的雷电侵入波形近似为平顶波,波前时间可达8μs,波尾时间最短仅为10μs,最长可达数百μs。严苛情况下,变电站设备在实际雷电侵入电压波形下的绝缘耐受水平低于标准雷电冲击试验值。该研究为进一步探讨雷电冲击试验标准的合理性奠定了基础。     

海上风电场海底高压电缆电磁暂态过程的仿真分析

为了能更好地确定海上风电场海底高压电缆的选型要求,使用PSCAD/EMTDC软件建立相应的海上风电场仿真计算模型。针对海上风电场工频过电压、操作过电压和雷电过电压这3种电磁暂态过程的不同特点,进行仿真,并且考虑了不同的系统条件下上述3种过电压对电缆绝缘的影响。在操作过电压中,重点研究了合闸电阻对过电压的影响;而在雷电过电压中重点研究的是架空线路受雷电侵入波的过电压。仿真结果表明,海底电缆各层的结构参数对海底电缆的电磁暂态有着不同程度的影响,其中导体层、绝缘层、HDPE层对海底电缆的电磁暂态影响尤为明显。另外,海底高压电缆的护套层材料和主绝缘层材料也对电磁暂态有影响。     

国内文摘与专利

正多次雷电冲击电压作用下变压器油浸绝缘纸板累积效应特性/司马文霞;孙魄韬;吴婧瑜;等/高电压技术,2016(02)油纸绝缘是电力变压器最常用的一种绝缘介质,其在运行过程中不可避免的会受到多次雷电冲击电压的作用,在冲击电压的累积作用下变压器内绝缘有可能会产生不可逆的损伤。鉴于此,通过自动连续冲击电压发生器对油纸绝缘模型的累积施压,来模拟侵入变压器的雷电过电压对油浸绝缘纸板的累积效应。研究了雷电冲击电压幅值U与油浸绝缘     

交流1000kV输电系统过电压和绝缘配合研究

为研究特高压交流输电系统过电压和绝缘配合水平,从2个方面作了介绍。过电压部分研究了晋—南—荆线的过电压。基于避免发生非全相工频谐振过电压和限制过电压水平以及节省高抗备用相等方面提出高抗配置方案。研究了工频暂时过电压TOV、潜供电流和恢复电压、MOA参数选择、操作过电压(包括合闸和单相重合闸空载线路过电压,接地过电压和切除短路故障的分闸过电压,GIS隔离开关操作过电压)、断路器瞬态恢复电压TRV和断路器开断短路电流的直流分量衰减时间常数。也介绍了晋-南-荆线路延长成陕-晋-南-荆-武线路和华东1000kV输电工程过电压的特点。绝缘配合部分同时考虑了过电压水平和绝缘的放电特性,兼顾了安全可靠和建设、运行成本。介绍了在包括工作电压、雷电冲击和操作冲击下的特高压线路塔头绝缘间隙距离的选择,变电所和开关站绝缘间隙距离的选择和输电设备绝缘水平的选择。     

变压器标准解析(6)

3.4耐受电压值的确定为了确定设计制造出的输变电设备绝缘能力是否符合要求,必须通过相应的绝缘耐压试验来确认。按本文中图1的说明:对缓波前过电压下的绝缘能力,用操作冲击试验来考核;对快波前过电压下的绝缘能力,用雷电冲击试验来考核;     

高压直流挤包绝缘电缆系统试验的分析和研究

与高压交流挤包绝缘电缆系统的试验相比,高压直流挤包绝缘电缆系统试验需要考虑电缆绝缘内最大温差和叠加冲击电压试验这两个难点。直流电缆制造商会依据绝缘材料和电缆设计特点,向试验机构提供绝缘内最大温差的数值。在负荷循环的稳态过程中,需要控制绝缘内最大温差。由于在试验过程中没有办法直接测量绝缘内最大温差,其数值是通过稳态热传递原理公式推算得到的。对依据稳态热传递原理推算的绝缘内最大温差和负荷循环的执行情况进行了说明。运行中的高压直流输电线路除了承受正常的工作电压外,同时还可能承受雷电和操作冲击的作用。因此,在高压输电线路的绝缘设计中,需要考虑直流高压下的空间气隙的冲击放电特性,并对叠加冲击电压试验进行研究。对叠加冲击电压试验的两种试验回路进行了分析和探讨。     

直流叠加冲击电压下PEA法空间电荷测量系统的研制

在直流输电线路中,电缆线路易受到操作过电压与雷电过电压的侵扰,导致线路在直流电压的基础上叠加冲击电压,使绝缘层空间电荷积聚发生变化。为了研究冲击电压叠加对直流电缆线路运行中电荷积聚的影响,本文在传统的电声脉冲法上进行改进,结合等效电路进行公式推导与Pspice仿真,合理选取测量系统中阻容元件的参数取值,研制了一套直流叠...     

日本关西电力公司500千伏输电系统的过电压现场试验

关西电力公司的一条连接奥多多良木电厂和猪名川变电所的500千伏输电线路于1974年2月投入运行.在运行前,曾对母线、电缆、线路进行了冲击试验,并且确定了线路诸元件上的雷电冲击电压的分布.此外,为了检验绝缘强度,还对操作变压器及与其连接的线路所产生的过电压水平进行了测量.图1示出了被试输电系统的接线圈.奥多多良木电厂的变压器和发电机都安装在地下,并经500     

避雷器作为TV二次回路中性点保护的分析

为明确电压互感器(TV)二次绕组中性点安装过电压保护的必要性和技术条件,解决电压互感器二次绕组中性点过电压保护与绝缘配合的难题,通过实验室雷电冲击模拟实验和基于ATP软件的数值仿真研究,确定了电压互感器二次回路中性点的雷电传递过电压水平,结果表明,在一次侧雷电冲击电压幅值较高或波形较陡的恶劣运行条件下,二次回路中性点的传递过电压将大大超过二次回路中性点绝缘的雷电冲击耐受水平,尤以电容式电压互感器更为严重,肯定了在二次回路中性点就地安装氧化锌避雷器作为过电压保护的必要性并验证了过电压保护效果,提出了避雷器参数选择的基本原则和选型方案,为制订电压互感器二次绕组中性点过电压保护技术规范提供科学依据。