±800kV直流穿墙套管安装和现场试验关键技术研究

±800kV直流穿墙套管是特高压直流输电的关键设备之一,±800kV云南—广东特高压直流输电工程中的特高压直流穿墙套管在世界范围内属于首次研发和使用。介绍了±800kV直流穿墙套管的结构及其主要技术参数,给出了套管及其空心复合绝缘子的技术要求,重点阐述了套管的安装及现场试验,对直流耐压试验过程中出现的贯穿性闪络放电问题进行了阐述并从套管的外绝缘裕度、环境条件以及均压环的配置等方面分析了原因,介绍了其在新工程中外绝缘裕度的改进措施,为特高压直流穿墙套管的设计、制造提供依据。     

空间电荷效应下±1 000 kV直流穿墙套管电场计算

±1 000 k V直流穿墙套管是一个复杂的绝缘系统,在运行过程中空间电荷会导致绝缘介质内部的电场畸变,材料的绝缘极易破坏甚至击穿。利用有限元电场分析软件Elec Net搭建±1 000 k V直流穿墙套管的模型,对强场空间电荷效应下高压套管在直流、交流、极性反转等不同工况条件下的电场分布进行了仿真分析,为套管的设计研制提供参考依据。     

40.5kV穿墙套管电场分析及屏蔽优化

文中针对40.5 kV开关柜母线穿墙套管容易发生局部老化导致绝缘能力不足的问题,采用Ansys Workbench软件对穿墙套管进行电场分析查找电场集中位置,提出使用单个地电位屏蔽环或高电位和地电位屏蔽环组合方式解决穿墙套管局部电场集中问题的方法,分析了高、地电位屏蔽环的尺寸以及尺寸变化对穿墙套管电场分布的影响,计算了各个情况下的空气域最大电场值并绘制出曲线,并通过对大量的仿真验证和数据筛选,选择了a=7mm,b=15mm,c=27.6mm,d=17mm,e=25mm,在工频耐压下,穿墙套管周围空气域电场场强为E=2.61×10~6 V/m。设计出成本较低、电场较好的较为优化的带高、地电位屏蔽的穿墙套管,有效的改善穿墙套管周围的电场分布,提升了穿墙套管的绝缘水平,有效解决了开关柜母线绝缘套管局部绝缘能力不足的问题,提高了设备运行可靠性。     

电热耦合场分析在±800 kV穿墙套管电场分布计算应用

800 kV穿墙套管在特高压直流输电工程中发挥着重要的作用，但在应用有限元分析方法对其进行电场仿真优化设计时，往往忽略穿墙套管实际运行时的温度对电场分布的影响。文中首先建立了±800 k V穿墙套管三维仿真模型，通过仿真计算得到穿墙套管的温度场分布，考虑了实际运行中，套管发热对内部环氧芯体电导率的影响，并在温度场分布的基础上，应用电热耦合场分析计算的方法，获得穿墙套管的电场分布。计算结果表明：正常运行时，穿墙套管载流导杆及卷制管温度呈现中间高两边低的分布规律，靠近导杆的芯体温度高，沿径向方向，芯体温度逐渐降低；同时发现，在恒定电导率条件下，芯体径向电场两边高，中间低，分布均匀，在考虑温度对芯体电导率影响的条件下，芯体电场分布沿径向逐渐升高，分布不均匀。可见，温度对穿墙套管电场分布有显著的影响作用，该研究可为穿墙套管设计与优化时的仿真计算提供校正。     

40.5kV空气绝缘开关柜穿墙套管电场优化与结构设计

针对40.5kV交流金属封闭开关柜内部具有高、低压屏蔽的典型穿墙套管运行过程中出现局放、沿面放电问题,利用Ansys Workbench软件进行电场计算和问题分析并提出两种结构优化方案。分析绝缘试验时穿墙套管初始放电主要发生在内穿铜排表面窄边圆角处原因,采用参数化建模优化方法并以高压、接地屏蔽罩长度和半径为变量,在一定范围内进行反复迭代综合考虑得到穿墙套管高、低压屏蔽罩优化方案并试验验证,在此基础上进一步设计高压罩全屏蔽方案,对比两方案参数并结合生产实际给出工程建议。仿真与试验结果表明:屏蔽罩优化方案将铜排表面、环氧外表面最大场强分别减小为4.5、2.6kV/mm,高压全屏蔽型方案通过取消接地屏蔽附近伞群、适当降低环氧厚度,将穿墙套管整体最大场强降为2.37kV/mm,为穿墙套管设计提供工程依据。     

有限元数值计算技术应用于特高压穿墙套管三维电场模拟分析

800kV特高压直流穿墙套管是我国±800kV特高压直流输电工程中的重要设备,亟需应用有限元数值计算技术对其关键部位进行三维电场模拟分析,确定传统结构设计的合理性并提供优化方案。为此在环氧浸纸电容式和金属屏蔽式2种技术路线下,分别讨论了特高压直流穿墙套管的结构特点和绝缘性能。应用有限元法仿真计算了金属屏蔽结构下穿墙套管的三维电场分布,重点分析了穿墙套管金属屏蔽表面及其相关附件电场分布特点,进一步对套管中间连接结构及支撑绝缘子的实际尺寸进行三维实体模型电场分析,并优化支撑绝缘子结构型式和尺寸。计算结果表明:对于金属屏蔽式芯体结构,高场强区域集中在金属屏蔽翻边位置及外部均压环表面,双层金属屏蔽芯体结构下穿墙套管复合绝缘子沿面电位及电场分布相对均匀,可实现套管紧凑型结构设计。该研究结果可为特高压穿墙套管的设计、研制及运行提供理论依据。     

40.5kV箱型气体绝缘开关设备穿墙套管电场分析及设计优化

采用Quickfield软件对40．5 kV C-GIS中的穿墙套管进行了电场分析并对其结构作了优化设计,使穿墙套管中的电场分布更为合理。     

±800 kV直流穿墙套管回路电阻异常原因分析及处理方法

针对某特高压换流站±800 kV直流穿墙套管回路电阻异常情况，结合套管内部连接结构，对该套管进行了解体分析，重点对连接部位开展了检查、成分分析及受力分析等。结果表明，该穿墙套管内部户内外段各有两处相同连接部位因受力不均引起过热，导致回路电阻出现超标等异常情况，同时发热使SF₆气体分解并与银、铝等金属发生反应形成污染物。文中结合解体及分析提出了更换组部件及重新镀银等处理方法，对同类型穿墙套管提出了运维建议及后续改进设计的思路。     

KYN61-40.5 kV开关柜穿墙套管的电场仿真及结构优化

文中针对KYN61-40.5 kV开关柜母线室中穿墙套管容易发生局部绝缘老化导致环氧材料寿命降低的问题,运用Solidworks软件对穿墙套管区域建立三维模型.通过Ansys Workbench软件对穿墙套管区域进行了电场仿真.在工频耐压峰值下,分别仿真了单个地电位屏蔽环、悬浮电位屏蔽环和高、地电位双屏蔽环3种结构方案...     

±1 100kV特高压换流变压器的主绝缘结构

对网侧绕组接1000kV交流、直流侧额定电压为±1 100kV的特高压换流变压器绕组布置方案进行了研究,分析了各主绝缘结构布置方案的优缺点,选出了最佳结构布置方案,并对其主绝缘结构电场进行了计算,计算结果表明,所推荐的绝缘结构布置合理,绝缘裕度满足工程要求。     

±800kV直流穿墙套管介损超标原因分析及改进措施

针对±800 kV某换流站直流穿墙套管发生介损超标及气体组分异常现象,现场对该特高压穿墙套管进行多次高压试验和SF6气体组分分析,返厂对该特高压穿墙套管进行解体和一系列试验。结果表明:该穿墙套管内部放电点位于压紧环与室外套管金属导杆的连接处;套管内部发现大量以氟化铝为主的白色导电粉末;导电粉末是导致穿墙套管介损超标的主要原因。结合高压试验结果和套管缺陷提出修复该套管的办法,且对以后穿墙套管出厂监造、预试、检修等环节提出相关建议。     

±800kV直流穿墙套管耐压试验发生外闪原因分析及改进措施

为找出某特高压直流输电工程中,其高压端阀厅直流侧800 kV穿墙套管在进行直流耐压试验过程中发生外闪的根本原因,并研究应对措施,通过结合现场试验实际情况,借助有限元算法对其进行分析。分析结果表明:由于该型特高压直流穿墙套管原均压环结构不合理,造成其表面场强分布极不均匀,尤其法兰与绝缘外套连接处电场强度过高,非常接近空气击穿场强,在其表面有一定污秽和湿度较大的情况下,借助960 kV特高压直流试验电压非常强的累积效应,就形成了贯穿性外闪放电。据此,提出相应的改进措施,即在该型特高压直流穿墙套管的法兰与绝缘外套连接处加装1个相同的均压环,并适当调整均压环的罩入深度。通过有限元算法对此措施进行验算,结果表明:采用这种改进措施会使得其外部场强分布得到根本性改善,大大提高其运行可靠性。     

用改进粒子群神经网络混合算法优化特高压油气套管均压球结构

在我国特高压(ultra-high voltage,UHV)油气套管样机的试制过程中,套管尾部电场分布和均压球结构的优化是一项重要的研究内容。为此,详细介绍了改进粒子群神经网络混合算法(PSO-BP算法)的基本原理和流程,运用连续显式函数验证了该算法的寻优能力和准确度;并运用该算法对套管尾部均压球结构进行了优化。研究表明:PSO-BP算法能较准确地搜寻到显式函数的极值点,具有较强的挑出局部最优解的能力;需用套管3维全模型才能较准确地计算得出套管尾部的电场分布;PSO-BP算法能有效搜寻到均压球结构参数的最佳配置;优化后均压球表面的最大电场强度较优化前降低了约64.9%,且PSO-BP算法较传统PSO算法可节省约75.2%的计算时间。该研究结果已成功运用于特高压油气套管样机的试制并完成了全部型式试验。     

基于聚类与梯度混合学习算法RBF神经网络的电液伺服系统建模及仿真

针对电液伺服系统同有的流量-压力等非线性凶素使得传统的机珲建模法难以获得系统的精确数学模型,该文采用RBF神经网络对某型号武器扫雷犁电液伺服系统建模并进行了仿真.由于神经网络学习时间较长且不易收敛,采用聚类与梯度训练相结合的混合学习算法对RBF神经网络进行训练.首先使用聚类方法对学习样本进行聚类,确定隐含层结构,然后用...     

±1000kV特高压直流电流互感器集肤效应分析及结构优化

直流输电作为一项成熟、可靠的大容量、远距离输电技术,在我国跨省、区联网工程中发挥了重要作用.随着±800 kV特高压直流输电工程的顺利开展和实施,更高电压等级的±1000 kV特高压直流输电技术的发展成为可能.直流电流互感器是用于直流输电系统电能计量、电量监测,电力系统控制与保护的重要装置.利用分流器测量直流大电流,结...     

进化策略在1100kV气体绝缘开关设备出线套管内绝缘结构多目标优化中的应用EI北大核心CSCD

针对1 100 k V气体绝缘开关设备(GIS)出线套管内绝缘结构的多目标优化问题,通过(16,110)进化策略(ES)和有限元法(FEM)相结合的方法,对套管内绝缘结构进行了优化;并对比分析了优化前、后套管的电位、电场分布。结果表明,采用(16,110)进化策略后,套管绝缘结构多目标优化问题的评价函数经过20代进化后已达到收敛;进化过程中,亲代群体决策变量的空间演化情况与评价函数的收敛情况相符。(16,110)进化策略亲代群体决策变量的空间演化分析为1 100 k V GIS出线套管的设计提供了一个可选最优空间,且优化后的设计方案更符合气体绝缘套管的设计要求。