高压直流换流站阀厅屏蔽效能的研究

为了控制换流阀的电磁骚扰对站内设备和邻近通信系统的干扰,在研究直流换流站阀厅的屏蔽效能中实测已投运的高压直流换流站阀厅屏蔽效能,同时还计算了不同结构金属网和金属板的屏蔽效能以对比分析。研究结果表明:采用彩钢板和金属网后的屏蔽效能约50dB,但实际换流站运行中阀厅屏蔽作用会降低,大约只有20dB;实际的阀厅屏蔽效果低于计算结果,特别在有引出线的穿墙套管处,计算结果完全不适用;若阀厅仅按6面体铺设直径6mm,网孔面积50mm×50mm的镀锌焊接钢丝网屏蔽层,足以满足要求;如采用0.6mm厚镀铝锌压型钢板,每隔30cm用铆钉连接,两板重合部分宽度>5cm,计算的单层板在<10MHz时,其屏蔽效能>40dB,实际中采用双层板,屏蔽效果更好。     

高压直流换流站换流阀电磁干扰的测量

针对目前缺乏国内换流站阀厅电磁骚扰特性的研究,高压换流站阀厅电磁屏蔽效能的设计缺乏依据的问题,采用环状天线、双锥天线、对数周期天线和ESCI无线电干扰接收机,在国内4个典型换流站实测了换流阀的电磁干扰。测量结果表明:在阀厅内距墙壁1m处150kHz～1GHz频段的电磁干扰水平最大值范围为102～105dB(基准1μV/m,下同);在9～150kHz的低频段换流阀厅内距墙壁1m处的电磁干扰最大值为140dB。测量分析指出,换流阀所发出的电磁干扰水平随频率的增高衰减很快,最主要的高幅值场强出现在低频段特别是<1MHz,频率>10MHz的电磁干扰水平基本<60dB,而且在频率>10MHz以后的干扰水平与换流阀停运后的背景噪声水平基本一致。换流阀所发出的电磁干扰水平与换流阀输送功率没有明显的相关性。     

特高压直流换流站阀厅内部检修大厅磁场屏蔽分析与设计

为控制换流站内输电线路工频电流对阀厅检修大厅内人体、设备、通信系统的干扰,需要在设计时计算检修大厅内的磁场强度,并根据要求设计检修大厅的磁场屏蔽。基于空间坐标矢量公式推导出阀厅内部磁场强度的一般性公式;按照要求对检修大厅进行磁场屏蔽设计;利用软件HFSS模拟验证磁场屏蔽计算方法的正确性。研究结果表明,在检修大厅屏蔽效能要求为40 dB时,大厅侧壁采用5 mm铝质金属板较好;大厅地面采用铜质金属网,网线直径取5 mm,网孔边长取20 mm。     

±800kV特高压换流站阀厅金具防晕设计尺寸研究

起晕场强是阀厅金具电晕控制的重要依据,针对±800 kV特高压换流站阀厅金具防晕设计裕度过大问题,在海拔高度分别为50 m和4300 m的试验室开展了管母线和屏蔽球的起晕电压试验。利用起晕电压试验、Peek公式和Ansys三维电场仿真计算结果,给出了±800 kV阀厅不同类型金具的防晕最小设计尺寸,并在此基础上提出了阀厅金具表面场强控制建议。建议±800 kV阀厅管形金具等效管径不小于150 mm、球形金具等效球径不小于800 mm、边缘倒角曲率半径不小于30 mm。提出±800 kV阀厅金具场强控制原则为:等效直径大于200 mm的管形金具、近似圆柱体或球形金具其起晕场强控制值不大于12 kV/cm,等效直径不大于200 mm的管形金具或近似圆柱体金具其起晕场强控制值不大于18 kV/cm。研究成果为±800 kV阀厅金具的防晕优化设计提供了一定的参考依据,为后续阀厅金具表面场强控制标准制订提供了技术支撑。     

±1100kV特高压换流站阀厅均压屏蔽金具表面电场分析

为研究特高压±1 100 kV阀厅内各设备及均压屏蔽装置的电场分布,根据某±1 100 kV换流站高端阀厅初始设计方案及设备图纸,分析了高端阀厅内均压屏蔽装置的配置方案;运用有限元分析软件ANSYS建立了阀厅内二重阀塔等关键设备的3维有限元模型;利用瞬态场分析法计算了1个工频周期内阀厅的整体电位、电场分布,得到了阀厅内各设备均压屏蔽装置的表面电场强度。结果表明,二重阀塔阀层屏蔽板边缘电场强度最大值为2 137kV/m,其他设备均压屏蔽装置的表面电场强度均2 000 kV/m;±1 100 kV阀厅各设备的均压屏蔽装置基本达到设计要求。     

高海拔地区高压直流屏蔽金具电晕特性

随着高压直流屏蔽金具国产化的推进,越来越多的国产金具如屏蔽环等逐渐应用到换流站中,而屏蔽环电晕起始特性随自身尺寸变化规律目前尚不清楚。为研究屏蔽环的电晕特性,依据±500 k V木家换流站和昭通换流站阀厅典型屏蔽环的尺寸,设计了环径分别为600、800、1 000 mm的3组屏蔽环,在昆明南网特高压试验基地(海拔约为2 100 m)开展试验,采用阶梯升压方式对屏蔽环加载电压,通过紫外成像仪判断屏蔽环是否发生电晕,以确定对应的电晕起始电压,并根据试验布置建立3D电场仿真模型,采用有限元数值仿真方法,计算出各屏蔽环对应的电晕起始场强。通过对屏蔽环电晕特性的分析研究得出屏蔽环电晕起始电压与场强随环径、管径的变化趋势,并给出各典型尺寸屏蔽环在高海拔地区的电晕起始控制场强,其中最小的起晕场强控制值21k V/cm,这为实际工程提供了校核参考数据,并为屏蔽金具的国产化设计和选型提供参考。     

典型特高压换流阀塔屏蔽装置电场仿真及对比分析

为研究实际阀厅布置中特高压换流阀塔屏蔽装置的电场分布规律,分析了某±800 k V直流输电工程不同阀厅中所用3种典型换流阀塔的结构特点,利用ANSYS仿真软件建立了各种阀塔的电场计算有限元等效模型,同时为考虑实际运行时阀厅内各设备间的相互影响,建立了3种换流阀塔各自所在阀厅的整体模型作为求解区域,计算了额定工况下阀厅内6组换流阀塔1个周期内的电位、电场分布,并对比了3种典型阀塔屏蔽装置的电场分布特点。研究结果表明3种换流阀塔的屏蔽装置在额定工况下表面电场强度最大值分别为1 599、1 007、1 515V/mm,均满足小于2 000 V/mm的控制场强要求;阀层弯边式分体屏蔽装置电场分布的均匀性优于阀层整体屏蔽型与单片式分体屏蔽型。     

2400m海拔下换流站阀厅内金具空气间隙操作冲击电压放电特性北大核心

为分析海拔2 400 m处新松换流站阀厅将军帽、均压环(单环)、均压球等金具在操作冲击电压下的放电特性,根据楚雄换流站阀厅内典型金具的尺寸结构,选取典型尺寸Φ750 mm、Φ880 mm将军帽,Φ1 200×300 mm、Φ1 600×300 mm、Φ1 900×300 mm均压环(单环),以及Φ1 100 mm、Φ1 600 mm、Φ2 000 mm均压球,在位于海拔2 100 m的昆明特高压基地开展了对地空气间隙的标准操作冲击放电特性试验研究。对新松换流站阀厅内的空气净距进行了校核,并给出了经海拔修正后得到的不同海拔高度情况下放电电压的特性曲线。本文的研究为新松换流站空气间隙距离的选择提供了依据。     

2400m海拔下换流站阀厅内金具空气间隙操作冲击电压放电特性

为分析海拔2 400 m处新松换流站阀厅将军帽、均压环(单环)、均压球等金具在操作冲击电压下的放电特性,根据楚雄换流站阀厅内典型金具的尺寸结构,选取典型尺寸Φ750 mm、Φ880 mm将军帽,Φ1 200×300 mm、Φ1 600×300 mm、Φ1 900×300 mm均压环(单环),以及Φ1 100 mm、Φ1 600 mm、Φ2 000 mm均压球,在位于海拔2 100 m的昆明特高压基地开展了对地空气间隙的标准操作冲击放电特性试验研究。对新松换流站阀厅内的空气净距进行了校核,并给出了经海拔修正后得到的不同海拔高度情况下放电电压的特性曲线。本文的研究为新松换流站空气间隙距离的选择提供了依据。     

特高压直流工程受端分层接入交流电网方式下阀厅概念设计

为满足快速发展的网侧分层接入特高压直流换流站建设需要,通过全面调研并综合比较±800 k V/8 000 MW及±800 k V/10 000 MW工程各技术路线下换流阀、换流变压器等交直流主要转换设备的概念设计方案,归纳了直流主设备的外形参数,总结了阀厅概念设计的总体要求、控制阀厅防火墙间距、制约内部电气布置的关键因素,以及主、辅设备的安装布置原则。在优化交流1 000 k V典型电极形状下空气净距的基础上,兼顾功能性和经济性的原则,得出了网侧分层接入交流500 k V/1 000 k V下的±800 k V/10 000 MW特高压直流工程高、低压阀厅的概念设计尺寸。结合换流站站址实际情况,并兼顾所有技术路线设备尺寸,提出:±800 k V泰州站换流区域按照"一字型"方案布置,高、低端阀厅设计尺寸(长×宽×高)分别为83 m×35 m×28.5 m和89 m×24 m×18.7 m;±800 k V临沂站换流区域按照"背靠背"方案布置,高、低端阀厅设计尺寸分别为89.2 m×35 m×28.5 m和99 m×23.1 m×18.7 m。     

Electromagnetic interference and shielding of valve hall in HVDC converter station

The electromagnetic interference (EMI) from the valve hall as an important consideration in the design of high voltage direct current (HVDC) converter stations is analyzed by electromagnetic field numerical method and measurements. By using moment method, the EMI filed strength level as well as radio interference level (RIL) of the valve hall during the normal operation are computed after an antenna model is built for the valve tower. According to the character of EMI obtained, the practical shielding measures for valve hall are discussed to satisfy the relative standards. The test results for the ±500 kV converter station show that both the numerical method and shielding technique used in this paper are practical.     

阀厅金具大电流温升试验及仿真计算

随着直流输电容量的不断提升,对阀厅金具通流容量,载流的可靠性、耐热性提出了更高的要求。在直流输电工程中,阀厅金具承担着电力设备的电气连接、机械固定及均压屏蔽的作用。其运行电流大、工作电压高、散热条件较差,因此研究容量提升后现有阀厅金具的运行可靠性十分必要。以2种阀厅典型金具为研究对象,应用等效圆柱体模拟接触电阻,以及电-热耦合方法对金具温度场进行了有限元仿真计算,同时进行了大电流温升试验,使用红外热像仪等设备测量分析了铝排、绞线的分流不均现象,以及焊接、螺栓连接处的局部过热现象。大电流温升试验及仿真分析表明：在电流为5.62 kA时,试品金具存在局部过热及分流不均的现象,仿真结果与试验吻合。     

电网换流站中的阀厅顶部及引下避雷线卡具的成套优化

电网中换流站中阀厅顶部一般都用铜绞避雷线形成避雷线网防雷,同时将避雷针引下.铜绞避雷线的固定卡具由现场施工单位自行加工,一般采用自攻螺钉紧固在阀厅顶部彩钢板接缝处,造成阀厅有渗漏的隐患,影响阀厅内设备尤其是换流阀的安全运行.依托葛沪直流综合改造±500 kV枫泾换流站工程建设,开展了阀厅顶部铜绞避雷线固定卡具的设计研究,加工制作了万向式固定卡具,解决了以往工程施工中铜绞避雷线固定卡具的安装破坏彩钢板接缝以及方向调整不便利的问题,为以后同类工程避雷线安装提供参考依据.     

高压试验厅的屏蔽设计

为保证高压试验的测量准确度,高压试验厅要求具有良好的屏蔽系统。结合某高压试验厅工程实例,介绍了高压试验厅屏蔽设计中需注意的问题。对高压试验屏厅的屏蔽进行了分析,对高压试验室的屏蔽设计要点及措施进行了介绍。给出了屏蔽体上的缝隙孔洞的处理方法,以供设计人员参考。     

柔性直流换流阀厅全模型电场多极子边界元分析

柔性直流换流阀厅内设备众多、结构复杂、多种介质共存且环境封闭,造成阀厅全模型电场强度数值计算建模难度大、计算规模大、采用传统方法计算效率低。对称多极子曲面边界元法计算速度快、内存占用少,适合于求解大规模问题。分别对2种不同结构的±160 kV柔性直流换流阀厅建模,应用对称多极子曲面边界元法计算阀厅全模型电场,计算中节点达到133万个。综合分析了阀塔屏蔽系统结构、桥臂电气连接方式以及阀厅布置方式对金具表面电场影响规律;掌握了阀厅空间内电场分布规律,为设备布置提供参考。所提方法为全面掌握柔性直流换流阀厅内电场分布提供有效手段,对设计过程中设备的绝缘配合具有重要意义。     

柔性直流换流站阀厅设备温度监测

换流阀是直流输电系统的核心设备,阀厅设备温度监测对于保证换流阀的安全正常运行具有重要意义。以±200 kV舟山多端柔性直流输电工程为背景,阐述换流站阀厅的结构及阀厅设备特点,提出3种阀厅设备测温方案（红外测温、光纤测温、无线测温）,通过技术安全比较,得出红外测温方案不影响阀体结构,且能满足监测要求,该文推荐柔性直流阀厅设备测温采用红外测温方式。     

特高压换流站阀厅悬吊阀地震作用研究

利用STAADPRO有限元软件,用反应谱法分析悬吊换流及阀阀厅在地震作用下结构反应。分析表明,在抗震设防烈度小于8度时,悬吊阀体地震作用对主体结构产生的地震力很小,设计时可不考虑;在抗震设防烈度为7度时,若地震加速度为0．15g,则阀体的最大水平位移为213．5mm,相对悬挂点的位移系数为1／70。     

±800kV换流变压器阀侧绕组屏线电场的计算分析

对±800kV换流变压器阀侧绕组屏线在交直流及冲击试验电压下的电场进行了计算分析。