±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。     

±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。     

±800kV云广线换流站母线电晕特性试验研究

为实现±800kV直流换流站母线电晕特性影响换流站管母线的优化设计和经济运行,对不同对地高度的φ250和φ300管母线的起晕电压、无线电干扰、可听噪声和地面合成场强进行了实验室试验。试验表明,φ250、300管母线施加±800kV直流电压时,管母线在高度10m和12m时起晕电压>±1200kV;管母线下地面合成场强<30kV/m,可听噪声<55dB,无线电干扰<60dB。φ250和φ300管母线电晕特性均满足±800kV换流站控制指标的要求。考虑到±800kV云广直流输电工程换流站的海拔高度影响,建议送端站选择φ300管母,受端站选择φ250管母,且其对地高度≥12m。     

云广±800 kV直流换流站管母线电晕特性及优化研究

直流母线电晕特性是换流站选择母线的主要考虑因素。本文通过建立换流站母线表面电场、地面合成场强、无线电干扰和可听噪声的计算模型,计算分析了±800 kV换流站管母线的起晕电位梯度、起晕电压、合成场强、无线电干扰和可听噪声水平,并结合计算结果和相关标准,确定了±800 kV换流站管母线电晕特性参数的控制指标。以控制指标为依据,评价了不同母线型式和布置情况下的电晕特性参数,获得了±800 kV云广直流换流站管母线规格和布置高度。推荐的管母线规格为：送端站选择φ300 mm管母,受端站选择φ250 mm管母,管母线对地高度不小于12 m。     

±1100kV特高压直流换流站过电压保护和绝缘配合

为合理确定±1 100 kV特高压直流换流站的绝缘水平,基于准东—成都±1 100 kV特高压直流输电工程,根据特高压换流站的绝缘配合方法,对准东换流站的绝缘配合进行了研究。根据特高压直流换流站避雷器布置基本原则,并结合现有±800 kV特高压直流换流站的绝缘配合经验,提出了±1 100 kV准东换流站的避雷器布置方案,详细分析了换流站交流侧、阀厅、直流母线和中性母线等不同区域的过电压保护策略,最后根据推荐的设备绝缘裕度确定了换流站设备的绝缘水平,直流侧1 100 kV直流极线的雷电冲击和操作冲击绝缘水平推荐为2 600 kV和2 150 kV;直流极线平波电抗器阀侧设备和高压端Y/Y换流变阀侧设备的绝缘水平建议取为一致,雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平分别为2 500 kV和2 250 kV。研究结果对换流站设备的选型和制造具有重要指导意义,将为该特高压工程建设提供重要依据。     

±800kV换流站管母线合成场强特性研究

合成场强特性研究对于换流站管母线的选型和布置具有重要意义.在Deutsch假设基础上,建立换流站管母线表面场强和地面合成场强的计算模型,提出了±800 kV换流站合成场强特性的控制指标,对不同型号换流站管母线的电晕特性和合成场强进行了计算,得到了管母线起晕的高度范围和不同高度下地面最大合成场强的计算值,通过对结果的分析,给出了换流站管母线安装高度要求和选型建议.     

±800kV云广DC换流站避雷器布置和参数选择

±800kV换流站的过电压保护主要采用无间隙的氧化性避雷器。为了优化和合理地确定±800kV云广直流输电工程换流站避雷器布置方案和选择参数,介绍了云广直流输电工程换流站400kV高端12脉动换流单元的换流变压器阀侧过电压保护避雷器布置的2种方案,方案Ⅰ采用A2和CB1A避雷器,方案Ⅱ采用M2和CB1A、CB1B避雷器。比较了2种方案的优缺点后推荐采用方案Ⅰ。分析了装C2避雷器保护高端400kV换流单元的必要性后提出换流站A2、CB1A和M2等避雷器选择直流参考电压的原则和并选择了它们的参数。分析了平波电抗器分置在中性母线和极线方式降低A2避雷器的直流参考电压,从而降低高端800kV换流变压器操作冲击绝缘水平的作用。所选择的避雷器的布置方案和避雷器的参数已在云广直流输电工程中得到应用。     

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。     

±1100kV直流换流站避雷器布置、参数和设备绝缘水平的选择

为了合理确定±1 100 kV直流换流站避雷器布置、参数和换流站设备的绝缘水平,在分析和比较±800 kV直流输电工程换流站避雷器布置和参数的基础上,推导了6脉动换流器绝对最大理想空载直流电压与换流变的短路阻抗成正比关系的公式,提出了换流变的短路阻抗大小基本确定了整流站直流侧阀厅内设备的绝缘水平,因此需尽可能减小该阻抗值。给出了阀厅内直流避雷器伏安特性、荷电率、持续运行电压峰值(CCOV)、包括换相过冲的持续运行电压最高峰值(PCOV)、直流参考电压和直流偏置电压的选择方法和影响因素。在换流变短路阻抗不大于24%和采用A2避雷器直接保护高端Y/Y换流变阀侧方案的条件下,高端Y/Y换流变阀侧的额定操作冲击耐受电压(SIWV)可选为2 030 kV,低于采用M2+V3避雷器串联保护方案的2 191 kV。针对整流站和逆变站交流侧分别接入750 kV和1 000 kV交流特高压方案,提出了降低交流避雷器额定电压的建议。提出的绝缘水平为换流变、换流阀、极母线和中性母线等±1 100 kV直流设备的样机制造和交流设备选型以及交、直流场的设计提供了技术支撑。     

±800 kV直流换流站直流侧接线及设备配置方案探讨

±800kV直流输电工程的电压高、输送功率大,其直流换流站直流侧接线及设备配置需结合换流设备制造、运输条件的限制,并综合考虑整个换流站的可靠性、可用率来确定。鉴此,对换流站直流侧接线及设备配置方案进行了研究。研究结果为：特高压换流站换流器的接线推荐采用每极2个12脉动串联方案。对比电压．又可细分为（600＋200）kV、（500＋300）kV、（400＋400）kV三种,其中（400＋400）kV方案如分析所述经济性和可行性最好,所以阀组接线推荐采用（400＋400）kv方案。直流开关场接线方案采用典型双极直流接线方案比较合适。     

±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。     

直流保护策略对特高压换流站过电压与绝缘配合影响的仿真分析

特高压直流换流站作为特高压直流输电工程的枢纽,其绝缘配合方案对工程的技术经济性能影响较大。为研究特高压直流换流站绝缘配合研究中出现的直流系统保护策略对换流站过电压与避雷器配置的影响,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序建立了糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程的直流暂态过电压仿真模型,仿真分析了高端换流变YY阀侧接地和接地极线或金属回线接地故障下直流保护策略对直流暂态过电压和避雷器应力的影响。研究结果表明,直流系统保护策略对换流站绝缘配合有较大影响,糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程换流站中性母线避雷器配置方式或直流保护策略需要在云南至广东±800kV特高压直流输电工程基础上进行改进。工程中若不能减小换流器直流差动保护和中性母线过电压保护的延迟时间,则建议增加中性母线避雷器E1H和E2H的并联台数以满足设计要求。     

±200kV换流站直流场生产运行安全距离

为保障±200 kV换流站直流场生产运行的顺利进行,避免带电体与接地体/人之间发生放电造成事故,根据直流场内各带电设备与接地设备的相对位置,归纳出直流场内可能存在管母线-墙、管母线-人、分裂母线-人、平波电抗器-栅栏、分裂母线-墙、分裂母线-栅栏这6种典型的空气放电间隙,制作1:1的实物模型模拟这些带电体和接地体以及人。采用正极性250/2 500μs操作冲击电压波对这6种典型间隙进行冲击放电试验,得到各种间隙的操作冲击放电曲线。与此同时,借鉴带电作业中相关规程求取各间隙在安全裕度为10%、20%、30%下的安全距离,并对安全距离进行危险率校验,建议直流场内最小安全距离为:管母线距离地面2.95 m,其端部距离墙壁1.44 m;二分裂母线距离地面3.12 m,距离侧面墙壁1.4 m;金属栅栏距离平波电抗器1.17 m。     

换流站直流配电装置区电磁环境分析

检测分析某±660 kV换流站直流配电装置区的电磁环境强度。利用意大利里氏公司(LSI-Lastem)高压直流环境监测系统检测直流配电装置区域作业场所的地面合成场强、离子流密度和磁场,通过构建平面坐标体系详细显示合成场强的空间分布,并将检测结果与相关标准比较。共检测196个作业点,以最大值统计的合成场强中15个检测点检测结果的绝对值大于25 kV/m,所有检测点的离子流密度均小于100 nA/m~2,直流磁场均小于1 mT。直流配电装置区域部分作业点的合成场强强度超过25 kV/m,可以通过调整作业人员的巡视路线和接触时间来减轻工频电场对作业人员的危害。     

换流站机具施工人员安全防护研究

直流输电工程与交流输变电工程不同,直流设备周围的电场为直流静电场和空间离子流场的综合场。但是,目前,国内直流输电工程的检修作业人员安全防护基本参照同等电压等级的交流输变电工程进行。当现场使用大型机具进行带电施工和检修时,由于机具的进入,作业现场的直流综合场和空间离子流分布会影响检修作业人员的安全防护效果。因此,笔者针对直流换流站的现场实际布置情况,对换流站典型施工区域有/无机具条件下的直流合成电场和离子流密度进行了测试。测试结果表明,有大型机具存在时,由于机具本体的屏蔽作用,直流合成电场和离子流密度一般较无机具时有所降低;站内各区域地面和2 m高处的直流合成电场强度均小于240 kV/m,站内各区域因空间离子流存在而引起的离子流密度小于1 000 nA/m2(除穿墙套管外的区域,离子流密度普遍低于100 nA/m2)。因此,站内机具施工人员可不采取额外安全防护措施对直流合成电场和离子流进行防护。     

±800 kV复龙换流站设计特点介绍

±800 kV 复龙换流站是向家坝-上海特高压直流输电工程中的送端换流站, 500 kV 交流侧主接线采用一个半断路器接线方式, 户内GIS 方案, 共9 个间隔。直流侧接线与±500 kV 直流换流站相比, 其特点为:增加了旁路设备; 平抗分别布置在极线和中性母线上; 每极仅设1 组直流滤波器。复龙换流站的设备国产化比例进一步提高。     

±420kV柔性直流输电工程换流站运维技术与实践

针对±420kV/2 500MW柔性直流换流站目前尚无成熟运维经验情况,综合考虑±420kV/2 500MW柔性直流换流站主要特点,分析中性母线开关保护的采量、保护逻辑、动作后果及其缺陷,并针对其缺陷提出反措措施。     

基于模块化多电平换流器的多端柔性直流系统接地方式

对舟山多端柔性直流输电系统的接地方式进行了研究,确定了各换流站应采取的接地方式,其中定海和岱山换流站推荐联结变阀侧采用星形电抗＋中性点电阻接地的方式,衢山、洋山和泗礁换流站推荐采用Y/Y型联结变＋阀侧绕组中性点电阻接地方式.在确定各换流站接地方式的基础上,计算确定了换流站设备的过电压和绝缘水平,其中定海和岱山换流站联结变网侧为220 kV交流系统,推荐的设备雷电冲击绝缘水平为950 kV,其他三站联结变网侧为110 kV交流系统,推荐的设备雷电冲击绝缘水平为450 kV;五端换流站联结变阀侧及直流侧的额定电压基本一致,联结变阀侧交流母线的雷电和操作冲击绝缘水平推荐为650 kV（或750 kV）和550 kV,200 kV直流母线的雷电和操作冲击绝缘水平推荐为650 kV（或750 kV）和550 kV.     

±800 kV特高压直流换流站过电压保护特点及直流暂态过电压计算

分析总结了±800 kV特高压每极2个400 kV 12脉动换流器串联结构直流换流站的过电压保护特点,将其与现有±500 kV直流工程换流站的过电压保护作了比较。同时以±800kV具体直流工程为例,选取典型故障工况,在考虑避雷器保护特性的条件下,对换流站几个关键点的典型操作过电压进行了简单模拟计算。计算结果为确定UHVDC输电工程换流站主要避雷器保护水平及主设备耐受水平提供了参考。     

±800kV重庆特高压直流换流站操作过电压机理及仿真

特高压直流换流站的过电压水平直接关系到换流站设备的绝缘配合和系统安全可靠运行。哈密北—重庆±800 kV特高压直流输电工程比我国已有的向上、云广和锦屏—苏南特高压直流工程的输送容量更大、送电距离更远,换流站的设备也有所不同,换流站的过电压水平将更加严重。为此,针对哈密北—重庆±800 kV特高压直流输电工程,详细分析特高压换流站交流场、阀厅和直流场的操作过电压机理,得到了重庆换流站各避雷器的决定性故障工况,并仿真计算了典型故障工况下换流站关键设备的过电压水平。计算结果表明:换流站交流母线的最大过电压达762 kV,换流阀两端承受的最大过电压为369 kV,直流极线平波电抗器线路侧和阀侧的最大过电压分别为1 298 kV和1 294 kV,中性母线平抗阀侧的最大过电压为439 kV;逆变侧重庆换流站始终接地,避雷器EL和EM不会承受严重的操作过电压冲击。计算结果可为换流站设备的绝缘配合及相关设备的选型、设计和试验等提供重要技术依据。