±800kV特高压直流耐张串应用复合绝缘子的可行性

复合绝缘子因其优异的耐污性能和良好的技术经济性而在特高压直流输电线路中有良好的应用前景。对特高压直流线路耐张串上使用复合绝缘子的机械性能进行研究,通过建立输电导线有限元模型和耐张串多串绝缘子并联模型,仿真计算得到不同并联串型布置下,耐张串在各种动态运行工况下承受的最大动态机械载荷;对比仿真计算结果,考虑复合绝缘子长期运行的机械可靠性,给出特高压直流线路上应用复合绝缘子耐张串的推荐选型方案;综合仿真理论分析和已有的复合绝缘子试验结果可知,特高压直流线路耐张串上应用复合绝缘子是可行的。     

特高压直流V型复合绝缘子串悬挂点伸入塔身应用研究

针对±800 kV特高压直流输电线路V型复合绝缘子串挂点伸入塔身后可能带来的各种技术问题,开展了±800 kV直流线路V型复合绝缘子串挂点伸入塔身后的电场计算及均压特性、塔头空气间隙冲击放电特性和带电作业分析研究。研究结果表明:V型复合绝缘子串悬挂点伸入塔身2.0 m范围内,各均压环和复合绝缘子串表面最大电场强度均满足场强控制要求,V型串伸入塔身的布置方式对塔头空气间隙的冲击放电特性影响不明显,带电作业人员进出高电场区域可选择从导线下方向上吊入高电位区的方式,即±800 kV特高压直流输电线路采用V型复合绝缘子串挂点伸入塔身的方案可行。研究成果为后续特高压直流线路的设计和建设提供了有力的技术支撑。     

超、特高压直流耐张串复合绝缘子运行性能研究

复合绝缘子由于其优异的耐污闪性能和良好的技术经济性而越来越多地应用在特高压直流输电线路中。为分析超、特高压直流耐张串复合绝缘子的运行性能,从而为实验室评价现场运行耐张串复合绝缘子的特性和状态提供指导,对8支超、特高压直流线路耐张串复合绝缘子进行了研究,主要包括憎水性测试、水煮及陡波试验、工频电压试验、密封性能试验、机械破坏性试验等。研究结果表明,在超、特高压直流线路已经挂网运行的耐张串复合绝缘子的憎水性能、电气性能和机械性能仍均良好;复合绝缘子可以应用于耐张串上。同时,对今后耐张串复合绝缘子的设计及运行提出建议。     

高海拔地区直流输电线路外绝缘特性研究

为给高海拔地区特高压直流输电线路绝缘子的选择及外绝缘的设计提供参考,在实际高海拔条件下采用恒压升降法详细研究了瓷、玻璃和复合绝缘子的直流污闪特性,其内容主要包括:不同悬挂方式和污秽分布情况对瓷绝缘子污闪特性的影响;2种大吨位玻璃绝缘子直流污闪特性的对比及550 kN玻璃绝缘子V串与I串污闪电压的比较;比较3类绝缘子直流污闪特性。试验结果表明:悬挂方式及污秽分布情况对瓷和玻璃绝缘子有较大影响;复合绝缘子的直流污闪特性明显优于瓷和玻璃绝缘子;爬电距离不是决定复合绝缘子直流污闪电压的唯一因素,合理优化复合绝缘子的伞裙结构可有效提高其单位绝缘高度的直流污闪电压。     

特高压交流输电线路倒V型绝缘子串电场分布计算和均压环参数优化设计

倒V型复合绝缘子串相比悬垂绝缘子串有更好的防污、防冰特性,适用于特高压输电线路的改造,而绝缘子串的金具电晕特性问题需要关注。为保障特高压交流输电线路倒V型复合绝缘子串均压环满足工程防晕降噪要求,本文建立了特高压输电线路倒V型复合绝缘子串和均压环的三维有限元模型,采用有限元软件ANSYS对复合绝缘子串和均压环表面电场进行了计算,分析了均压环中心直径、管径、罩入深度、倒V串夹角以及绝缘子串长对电场分布的影响。在综合考虑各因素的前提下,采用控制变量法给出了均压环等参数优化配置建议。     

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。     

±800 kV长串绝缘子污闪特性及绝缘子选择研究

对±800 kV直流输电线路上可能用到的几种典型大吨位绝缘子的污闪特性进行了系统的人工污秽试验研究。针对线路中可能用到的V型串及双I串并联结构,通过试验分析了它们对绝缘子串污闪电压的影响。结果表明,大吨位绝缘子的直流污闪电压与串长之间仍存在较好的线性关系,V型绝缘子串的污闪特性与I型串基本一致,可以直接使用I型串的试验结果,但并联绝缘子串间距对绝缘子串污闪特性存在显著影响,且串长不同时,并联绝缘子串间距对其污闪电压的影响效果不同。基于上述试验结果,并考虑了现场等值盐密与试验盐密的校正关系,给出了±800 kV特高压直流输电工程外绝缘参数计算和线路绝缘子选型的方法。     

高海拔地区大吨位绝缘子直流污闪特性研究

为了研究实际高海拔条件下大吨位瓷和玻璃绝缘子染污放电特性,给高海拔地区特高压直流输电线路绝缘子的选择及外绝缘设计提供参考,在实际海拔1970 m条件下,利用±250 kV直流污秽试验电压,采用恒压升降法,对大吨位瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性进行了详细研究。试验结果表明:大吨位瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性相差不大;盐的种类、灰密大小及污秽分布情况对大吨位瓷绝缘子直流污闪特性影响较大;伞形对绝缘子表面电弧发展特性影响较大,使得不同伞形绝缘子的直流污闪电压差别较大。因此,在高海拔地区特高压线路外绝缘选型和设计中要充分考虑这些因素的影响。     

高海拔特高压线路绝缘子的直流污闪特性

为给高海拔地区特高压直流输电线路设计提供依据,在特高压工程技术（昆明）国家工程实验室（海拔2 100 m）进行了特高压直流输电线路绝缘子直流污闪特性的研究。选择瓷、玻璃和复合绝缘子作为研究对象,通过比较这三类绝缘子直流污闪特性得出如下结论：复合绝缘子的直流污闪电压明显高于瓷和玻璃绝缘子,采用复合绝缘子可以达到有效地缩短特高压输电线路绝缘子长度和节约建设成本的目的。     

特高压线路大吨位绝缘子挂网运行情况分析

为了解特高压交直流线路大吨位绝缘子的使用情况,面向富有特高压线路运维经验的14个省、市、自治区,在资料收集和实际考察的基础上,对大吨位绝缘子的挂网及运行情况进行了全面的分析。结果分析表明:大吨位瓷质绝缘子中耐张串使用数远多于悬垂串,吨位等级550 kN使用数远多于吨位等级420 kN使用数,且串型主要是三联串;大吨位玻璃绝缘子中悬挂类型均为耐张串,550 kN等级的绝缘子数量约为420 kN的4倍;对瓷、玻璃和复合绝缘子而言,绝缘子的主要故障类型分别为低零值、自爆和破损等。分析结论可应用于评估全国范围内在运大吨位绝缘子挂网运行情况和指导特高压交、直流线路安全稳定运行。     

高海拔地区±800kV特高压直流输电系统绝缘子带电自然积污特性

为了研究特高压直流绝缘子的自然带电积污特性,进行了全电压全尺寸特高压直流绝缘子积污特性试验。测定了绝缘子的等值盐密(ESDD)、等值灰密(NSDD),分析了不同材质(复合硅橡胶、玻璃、瓷)的绝缘子串,不同串型(I悬垂,V悬垂,耐张)的绝缘子串,不同伞形结构(复合伞裙、钟罩、三伞、瓷长棒)的绝缘子串,以及绝缘子伞裙上下表面和沿绝缘子串不同位置(高压侧、地侧、中间)的积污状况。初步结果表明:不同材质绝缘子串中瓷绝缘子积污最轻;不同串型的绝缘子串中耐张串积污最轻;不同伞形结构绝缘子串中瓷长棒绝缘子是最小积污伞型;伞裙上下表面污秽状况差异巨大,绝缘子杆塔侧积污最重。研究结果可为我国高海拔地区(特别是昆明地区)特高压直流输电工程的外绝缘提供重要的参考。     

特高压交、直流输电的适用场合及其技术比较

从世界范围看,特高压输电技术将长期发展。根据中国电网的发展趋势,特高压电网将由1000kV级交流输电系统和±800kV级直流系统组成。根据特高压交流和直流2种输电方式不同的技术经济特性,比较分析了两者的适用场合,并对特高压输电线路的防雷保护、可靠性、稳定性、电磁环境、绝缘子选型和交直流配合等技术问题,分别展开比较。得出主要结论:特高压交流主要定位于近距离大容量输电和更高一级电压等级的网架建设,特高压直流主要定位于送受关系明确的远距离大容量输电以及部分大区、省网之间的互联;特高压直流的正极性导线比负极性导线更易遭受雷害;应避免出现由一个大电厂通过数回特高压交流线路集中送至同一地区的情况,也要重视包含多回特高压和超高压直流线路的“多馈入直流输电系统”的安全稳定问题;建议中国特高压输电线路优先采用大吨位、高强度的合成绝缘子,并采用由数片玻璃防污绝缘子和合成绝缘子构成的组合绝缘子方式,避免合成绝缘子芯棒碳化脆断的事故发生。     

脉动风作用下特高压绝缘子串的风偏特性

特高压线路比较低电压等级线路来说,具有绝缘子串更长,地理跨度更大,绝缘子串的动态风偏特性将更为突出的特点。建立了4档绝缘子串-导线整体数值模型,模拟了脉动风的风速时程曲线,通过改变风速、垂直荷载、导线型号和单/双联绝缘子串等因素,系统地研究了脉动风作用下特高压线路绝缘子串的风偏特性。结果表明：不同条件下特高压线路风偏角脉动响应系数β大致在1.1~1.2变化。风速一定时,绝缘子串风偏角随着导线截面增加而减小,在进行特高压线路绝缘子串风偏角计算时,双联复合、盘形绝缘子串可以简化为对应型号的单联复合、盘形绝缘子串。     

±800kV特高压直流输电线路绝缘配合的差异化

在直流输电系统设计中,绝缘配合是直流线路设计的重要环节。为此对±800 kV输电线路的绝缘配合差异化进行了研究,给出了直流线路绝缘配合差异化技术的概念和方法,并分别就线路绝缘配置、导线对杆塔空气间隙距离和线路极间距离的差异化进行了研究。给出了不同污秽条件、不同海拔高度、不同绝缘子材质、不同绝缘子型号条件下,瓷绝缘子(I串、V串和耐张串)和复合绝缘子的差异化配置方案;确定了不同过电压倍数、不同海拔高度下导线对杆塔的空气间隙距离和最小极间距离;给出了不同污秽条件、不同海拔高度下的复合绝缘子串长和串长所需极间距离;确定了不同海拔高度、不同分裂间距、不同导线型号时,满足电磁环境限值要求所需的最小极间距离。研究结果可为±800 kV直流输电线路的差异化绝缘配合提供指导,对提高特高压直流输电线路的经济性和科学性具有重要意义。     

高海拔地区±800kV直流玻璃绝缘子污闪特性研究

为了解决特高压输电线路中的外绝缘问题,通过对大吨位玻璃绝缘子在不同盐密、不同灰密、不同染污情况下进行直流污闪特性试验,对其污闪特性进行了研究。试验表明:玻璃绝缘子和瓷绝缘子直流污闪特性相似;盐的大小、灰的大小及污秽分布情况对大吨位瓷绝缘子直流污闪特性影响较大。     

特高压交流线路新型绝缘子Y型串污耐压特性

特高压交流输电线路Y型绝缘子串在输电走廊紧张、气候条件恶劣的地区应用对于压缩杆塔宽度、高度和提升绝缘子串运行寿命具有重要实用价值。针对特高压交流绝缘子Y型串结构特点,开展了特高压Y型串、V型串和I型串人工污秽试验和电场仿真分析,获得了特高压Y型串的污耐压特性以及电场分布特性。研究结果表明:特高压交流复合绝缘子Y型串污耐压盐密分别为0.1、0.15、0.25 mg/cm2,灰密为1.0 mg/cm2时,单位结构高度下绝缘子50%耐受电压与盐密之间呈非线性负指数幂关系递减,参数A=95.3,α=0.11,其中复合绝缘子Y型串耐受电压较绝缘子I型串低约20%。该研究成果可用于特高压新型绝缘子Y型串的串型设计,改善绝缘子串绝缘特性,实现新型绝缘子串在后续特高压工程中的逐步应用和推广。     

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楚穗直流线路自然积污规律分析研究

绝缘子自然积污特性研究对架空输电线路的外绝缘配置具有重要意义。为研究特高压直流输电线路积污特性,准确设计线路绝缘配置。笔者通过对±800 k V楚穗直流输电线路沿线绝缘子串进行人工污秽取样分析,结合线路沿线的气候特征及污染源,研究气象条件、污染源以及材质对外绝缘积污的影响。研究表明,特高压直流线路绝缘子积污受大气环境与污染源的影响;复合绝缘子表面污秽度远大于玻璃和陶瓷绝缘子。     

特高压长串绝缘子对风偏计算的影响研究

输电线路的风偏角计算所采用的都是刚体静力学模型。为了简化计算,该模型将绝缘子串和导线假设为刚体,风吹时绝缘子串不发生任何弯曲或变形。特高压线路的绝缘子串较长,风吹时其链式弯曲程度较低电压等级输电线路的绝缘子串要大,需要研究其对线路风偏角的影响。通过数值仿真计算和风偏模拟验证试验得到的结果表明,特高压线路采用棒型绝缘子可不考虑绝缘子链式弯曲的影响,但采用盘形绝缘子串,当绝缘子串两端相邻的导线悬挂点高于其自身时则需考虑,即按现有方法计算出绝缘子串的水平位移,并加上由链式弯曲引起的偏差值,否则将来可能存在特高压线路塔头部位风偏故障的隐患。     

特高压直流工程中碳纤维复合芯导线选型研究

随着特高压交直流电网规模日益扩大,输送容量不断增长,对输电导线的安全性、可靠性和经济性均提出了较高要求。碳纤维导线相比传统导线,具有强度大、弧垂小、输送容量大等特点。根据特高压直流工程的特点,分析研究了碳纤维复合芯导线在特高压直流工程中的可行性,并选取了几种同等截面等级的碳纤维复合芯导线与常规钢芯铝绞线进行电气特性、机械特性、经济性的全面比较,得到综合性能较优的碳纤维复合芯导线型号,为特高压直流工程导线选型提出建议。