±800kV郑州换流站户内直流开关场设计

首先分析了±800 kV郑州换流站直流开关场接线与主要电气设备参数,并进行优化。然后计算站址污秽等级,确定直流设备爬电比距,为降低设备外绝缘,将极母线设备户内布置,通过计算直流开关场空气间隙,结合设备布置,给出了户内开关场推荐尺寸。最后配合阀厅布置特点,户内直流开关场与阀厅一列,呈极对称布置。该结果对郑州换流站的设计具有一定的指导意义。     

海拔3000m±800kV换流站阀厅及直流场空气净距计算研究

800 kV特高压直流换流站的阀厅和直流场空气净距设计是特高压直流工程的关键技术之一。海南±800 kV换流站位于青海省海南州,站址海拔2880 m,为确保换流站电气布置的合理性和安全运行,需要确定合理的直流空气净距取值,作为换流站的设计依据。由于换流站阀厅内部有空调系统调节,大气密度、温度、湿度等都不同于户外的气象温度,需特殊考虑。本文详细介绍了基于g参数法的换流站阀厅空气净距计算原理及方法,并强调阀厅空气间隙计算应避免大气密度的重复修正。直流场布置于户外,其空气温度及湿度不受空调控制,推荐采用GB311.1-2012的方法进行修正。将两种方法分别应用在海南±800 kV特高压直流换流站的空气净距设计中,推荐了阀厅和直流场±800 kV典型间隙的最小空气净距。     

±1100 kV特高压换流站阀厅金具空气净距计算研究

±1100 kV换流站阀厅空气净距的研究已经成为特高压直流输电工程设计中的关键问题之一,空气净距的决定因素是放电电压和海拔高度,g参数修正法综合考虑了大气压力、温度、湿度等因素的影响,对实际海拔下放电电压进行修正。文中基于g参数迭代法进行特高压直流阀厅金具空气安全净距的计算,并将该方法运用到准东换流站阀厅的空气净距设计中,给出阀厅内主要设备金具的空气净距值。为特高压换流站阀厅的建设提供了一定的依据。     

± 1100 kV 换流站直流场防雷设计研究

±1100 kV是特高压直流输电工程中的全新电压等级,±1100 kV换流站设计尤其是换流站中直流场的设计面临许多全新的挑战。这里对防雷设计的方法进行了对比研究,确定使用滚球法进行防雷设计,同时提出了击距系数的取值,确定了直流场各个区域的击距。提出了±1100 kV换流站直流场防雷具有4个方面的特殊性:较大的空气净距要求与相对较小的雷电击距的矛盾;小雷电流保护区域范围扩大;直流场空间受限;难以确定"危险剖面"。通过上述研究提出了适用于±1100 kV换流站直流场,利用空间上多根相交或不相交的避雷线及耐受雷击较强的导体联合保护,构建一种具有空间层次结构的防雷方案。并提出了采用三维建模进行工程校验。     

±1100kV换流阀屏蔽罩结构改进及U50试验

±1 100 kV直流换流阀相对目前电压等级最高的±800 kV直流换流阀电压有较大提高,为了确保外绝缘设计的可靠性,对±1100kV换流阀屏蔽罩结构改进和换流阀外绝缘操作冲击电压放电特性进行了全面研究。首先通过改进屏蔽罩结构以实现屏蔽罩表面电场的合理分布,然后针对换流阀不同类型屏蔽罩分别制定外绝缘操作冲击电压试验方案,并设计了一种无晶闸管的操作冲击50%击穿电压(U_(50))试验阀塔,最后采用操作冲击U_(50)试验验证了换流阀外绝缘电气强度。结果表明,±1100kV换流阀屏蔽罩结构改进设计合理,阀塔对墙的最小空气净距达到5 m其外绝缘强度即可达到要求的绝缘水平,实际阀厅的空气净距有较大的安全裕度。     

“±1100 kV特高压直流输电技术和应用”专题特约主编寄语

正我国是目前世界上唯一采用±1 100 kV电压等级进行远距离大容量直流输电的国家,±1 100 kV电压等级的典型应用场合是大容量能源基地向负荷中心送电,其典型输电容量和输电距离分别为1 000万kW和3 000 km。围绕±1 100 kV电压等级直流输电技术的研发和应用,需要解决的关键性技术问题包括两个方面:一个方面是±1 100 kV直流输电工程本身所涉及到的系统成套设计和设备制造问题;另一个方面是±1 100 kV电压等级直流系统接入电网后的电     

±1100kV换流站直流母线导体选型与布置研究

±1 100kV特高压直流输电工程在工程应用中属于新的电压等级,对于换流站内直流母线的选型与布置在参考±800kV换流站的基础上做进一步的研究分析。针对±1 100kV直流极线户内布置的方案,对3种备选直流管母线(6063G-Φ400/380、6063G-Φ450/430、6063G-Φ500/480)进行了电磁环境的校核计算,并结合目前±1 100kV设备外形对导体的布置提出了推荐意见。研究结果表明:3种备选管母在对地高度15~25 m的范围内均不起晕,地面离子流密度以及磁感应强度满足相关规程规范要求;在对地高度不小于18 m时,3种管母线地面合成场强均小于25kV/m;管母线跨距不大于15 m的布置形式能满足管母线的破坏应力及挠度要求。综合考虑运行的安全可靠性以及工程的经济性,推荐采用6063G-Φ400/380管母线作为±1 100kV直流母线,并建议管母线对地高度不小于18 m,且管母线跨距不大于15 m。     

1000 kV 直流高压分压器的比对与不确定度评定

随着我国特高压直流输电工程的全面启动,直流输电电压等级也由±500 kV 提高到±800 kV.为了使现有的特高压直流电压发生器的工作电压满足特高压直流输电技术发展的需要,将澳大利亚国家计量院研制的1000 kV 直流高压分压器测量系统作为标准直流高压分压器,采用电压比测量方法,与户内±1800 kV 直流高压分压器进行了比对试验.通过对测量不确定度各项影响分量的综合评定,表明±1800 kV 直流高压分压器在1000 kV 工作电压下的分压比变化率小于0.5%,能满足开展特高压直流绝缘技术研究和特高压直流设备相关产品检测工作的需要     

±1100kV直流穿墙套管户外侧外绝缘长度设计

基于空气净距及爬电距离,对直流穿墙套管外绝缘的空气净距、爬电距离等进行了研究,给出直流穿墙套管外绝缘长度设计原则,其外绝缘长度设计需同时满足空气净距及爬电距离的要求。根据设计原则,采用计算空气净距及爬电距离的设计方法,对昌吉站±1100kV直流穿墙套管户外侧外绝缘长度进行了分析计算。结果表明,昌吉站±1100kV直流穿墙套管户外侧外绝缘长度最小值为12.99m。     

±1100kV换流站管母线选型及地面合成电场研究EI北大核心CSCD

直流地面合成电场是衡量换流站电磁环境水平的重要指标,需要控制在合理范围内。换流站内产生合成电场的主要设备是管母线,这使得换流站内地面合成电场的最大值与管母线电压、对地高度和直径密切相关。分析了±1100kV特高压换流站地面合成电场限值,计算了不同直径管母线分别在干燥、潮湿和污秽状态下的地面合成电场与最小对地高度间的关系。在特高压直流试验基地开展的直径300mm和400mm真型管母线地面合成电场试验结果验证了计算方法的有效性。综合考虑地面合成电场的计算结果和试验结果,确定了±1100kV换流站户内和户外管母线型式和最小对地高度。研究结果表明,对于低海拔地区±1100kV换流站,户内推荐采用直径300mm管母线,最小对地高度不宜小于16.5m;户外推荐采用直径400mm管母线,管母线最小对地高度不宜小于17.2m。     

±1500 kV特高压直流输电技术前期研究

随着国家"一带一路"战略构想的提出,未来电网的发展将有大量跨国联网、跨区联网的需求。同时,随着社会的快速发展,输电走廊占地也将成为制约电网发展的一个重要因素,而更高电压等级特高压直流输电线路可大幅减少线路走廊。这两方面均亟待开展更高电压等级特高压直流输电技术的前期研究。在±800 kV和±1 100kV直流输电技术的基础上,进一步研究±1 500 kV直流输电技术中主接线设计、过电压与绝缘配合、外绝缘特性、电磁环境和雷电防护等关键技术在电压等级进一步提升后面临的问题,为未来更高电压等级的选择提供技术支撑。与±1 100 kV直流输电技术相比,更高电压等级特高压直流可实现更大范围内的能源资源优化配置。     

±1100kV换流站管母线选型及地面合成电场研究

直流地面合成电场是衡量换流站电磁环境水平的重要指标,需要控制在合理范围内。换流站内产生合成电场的主要设备是管母线,这使得换流站内地面合成电场的最大值与管母线电压、对地高度和直径密切相关。分析了±1100kV特高压换流站地面合成电场限值,计算了不同直径管母线分别在干燥、潮湿和污秽状态下的地面合成电场与最小对地高度间的关系。在特高压直流试验基地开展的直径300mm和400mm真型管母线地面合成电场试验结果验证了计算方法的有效性。综合考虑地面合成电场的计算结果和试验结果,确定了±1100kV换流站户内和户外管母线型式和最小对地高度。研究结果表明,对于低海拔地区±1100kV换流站,户内推荐采用直径300mm管母线,最小对地高度不宜小于16.5m;户外推荐采用直径400mm管母线,管母线最小对地高度不宜小于17.2m。     

±1100kV户内平波电抗器均压装置表面电场分析与验证

特高压直流输电技术通过提高输送电压等级的方式提高了直流输送容量和输电效率,节约了土地和走廊资源,提升了经济和社会效益。±1100kV干式平波电抗器作为±1100kV特高压直流输电工程关键主设备之一,肩负着抑制谐波、限制故障电流等作用。在±800kV干式平波电抗器研制的基础上,根据±1100kV干式平波电抗器相关技术规范要求,对±1100kV干式平波电抗器的均压屏蔽装置进行研究。运用有限元分析软件ANSYS MAXWELL建立了户内布置平波电抗器的三维有限元模型,利用静态场分析法计算了户内布置平波电抗器的整体电位、电场分布,得到了户内布置平波电抗器均压屏蔽装置的表面电场强度。结果表明,户内布置平波电抗器第一层均压环表面电场强度最高,达到了1151.95 V/mm,通过实际的端对地操作冲击试验验证了户内布置平波电抗器均压屏蔽装置的屏蔽效果,±1100kV户内布置平波电抗器的均压屏蔽装置达到设计要求。     

±1100kV特高压直流换流阀外绝缘操作冲击放电试验及海拔校正研究

目前,±1 100 kV是世界上直流输电中最高的电压等级。±1 100 kV直流换流阀作为核心设备,确定其外绝缘在不同海拔高度所需要的室内最小空气间隙距离有重要意义。在北京特高压直流试验基地对中电普瑞A5000系列产品的±1 100 kV特高压直流换流阀外绝缘进行了对虚拟墙和虚拟地的操作冲击放电试验,得到相应操作冲击放电特性曲线。由于现有条件不能满足在高海拔地区进行换流阀外绝缘的操作冲击试验,需要根据已有对长空气间隙进行的高海拔操作冲击试验研究结果,结合以往对海拔校正因数的研究,探讨和提取适用于±1 100 kV特高压直流换流阀外绝缘的海拔校正因数。最后依据在北京试验得到的±1 100 kV换流阀外绝缘操作冲击放电特性曲线计算了其在不同海拔高度下所需要的最小空气间隙距离。     

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，     

±500 kV直流线路不良绝缘子带电检测技术研究

研制了直流输电线路不良绝缘子带电检测装置,并对±500kV直流输电线路绝缘子上的分布电压进行了检测。检测结果表明,直流输电线路绝缘子串的电位分布与交流输电线路的基本相同,均呈U形分布,但受串中单个绝缘子性能影响更为明显;研制的不良绝缘子带电检测装置可满足±500kV及以下电压等级直流输电线路不良绝缘子带电检测的要求。该研究成果对于减少直流输电线路的停电检修时间,促进电网的安全稳定运行具有重要的意义。     

高海拔地区±400kV直流线路型避雷器设计EI北大核心CSCD

±400 kV青海柴达木—西藏拉萨直流输电线路(简称柴拉线)是西藏电网的主受电通道,是国内外第一条途径5000m海拔等级地区的直流输电线路。为有效提高其抵御雷害风险的能力,结合现行的交直流线路避雷器技术标准,针对高海拔地区环境要求,设计了±400kV直流线路避雷器的结构型式和关键技术参数,并进行了试验验证。研究结果表明:±400kV直流线路避雷器的额定电压为±480 kV,标称放电电流为20kA,雷电冲击放电电压≤2100 kV,雷电冲击残压≤960 kV,外绝缘的统一爬电比距≥32.5 mm/kV,直流湿耐受电压为480 kV,复合外套的雷电冲击耐受电压为1344 kV和直流湿耐受电压为480 kV,统一空气串联间隙距离为2.8~3.2 m。研制的±400 kV直流线路避雷器填补了高海拔直流线路避雷器的技术空白,为该避雷器在±400 kV柴拉线上的推广应用打下了基础。     

±500 kV柔性直流换流阀外绝缘最小安全距离及海拔校正试验研究

张北±500 kV柔性直流示范工程首次构建了四端柔性直流电网,±500 kV是世界上现有的柔性直流输电的最高电压等级,±500 kV柔性直流换流阀是柔性直流输电的核心设备,由于张北地处高海拔区域,确定柔直换流阀外绝缘在高海拔地区所需要的室内最小空气间隙距离,对本工程和未来换流阀阀厅建设及阀厅内电力装置的布置方式有重要意义。在中国北京某特高压直流试验基地对±500 kV柔性直流换流阀外绝缘进行了操作冲击放电试验,得到其操作冲击放电特性曲线。通过比较不同的海拔校正方法,探讨和提取适用于±500 kV柔性直流换流阀外绝缘的海拔校正因数。最后依据试验得到的±500 kV换流阀外绝缘操作冲击放电特性曲线计算其在张北2 100 m海拔高度下所需要的最小空气间隙距离。     

昌吉—古泉±1100kV特高压直流工程绝缘配合方案

特高压直流工程电压等级的提升将带来系统和设备绝缘水平的大幅增加。该研究基于±1 100 kV昌吉—古泉特高压直流系统提出了一种新型绝缘配合方案,它在保留以往绝缘配合方案中绝大部分避雷器的基础上,在高端和低端Yy换流变阀侧分别新增配置了AH和AL避雷器。通过分析两处避雷器的持续运行电压特点,选取了较为可靠的荷电率水平;与以往绝缘配置方案相比,将高端和低端Yy换流变阀侧操作绝缘水平分别降低6%和17%,并将高端Yy换流变阀侧的操作绝缘水平控制在2 100 kV。通过合理配置极线避雷器,与现有±800 kV直流工程极线侧设备绝缘水平线性外推值相比,±1 100 kV直流极线侧设备绝缘水平降低8%。直流系统过电压仿真计算结果验证了新的绝缘配合方案是合理的。     

基于±500kV户外型开关设备的特高压换流站户内开关场的探讨

针对特高压直流关键设备的研发现状,根据特高压户内开关场对设备外绝缘性能的要求,在分析±500kV隔离开关和支柱绝缘子等设备的外绝缘参数基础上,提出了基于成熟技术的±500 kV户外型开关设备应用于特高压户内直流开关场的设想,并讨论特高压换流站采用户内直流开关场的必要性。此项研究可为我国±800kV特高压直流输电关键设备的研发提供参考。