500 kV绝缘横担杆塔电气性能分析

随着国家加大超/特高压输电线路的建设力度,对输电线路杆塔的绝缘性能要求也越来越高。结合绝缘杆塔的国内外研究应用现状,提出绝缘杆塔的结构型式;以绝缘横担杆塔为例,参考500 kV单回路酒杯型杆塔,计算了绝缘横担杆塔和普通铁塔的绝缘水平,并在此基础上分析了两者在电气性能上的差异;从减少绝缘子片数和缩短横担长度2个方面分析了其对绝缘杆塔电气性能的影响。研究结果表明：绝缘横担杆塔在工频电压、操作过电压以及雷电过电压下的绝缘裕度都要高于普通杆塔;要实现绝缘杆塔安全性和经济性的统一,可以在减少绝缘子片数的同时适当缩短绝缘横担长度。     

±800kV直流系统过电压保护和绝缘配合研究

依托向家坝至南汇直流输电工程,研究了±800kV换流站交流侧工频过电压、交直流侧操作过电压和雷电过电压、直流线路操作和雷电过电压。重点分析了±800kV与±500kV在直流过电压和绝缘配合方面不同之处。给出了避雷器配置方式、参数的选择原则和方法,确定了换流站各避雷器的保护水平和配合电流及避雷器的能耗及能耗与直流侧的快速保护定值、延迟时间的配合。提出换流站绝缘配合裕度系数和主要设备绝缘水平要求及直流线路操作冲击和雷电冲击要求的最小空气间隙计算方法。     

±800 kV特高压直流输电线路绝缘选择

结合目前国内高压直流线路的设计运行经验,论述±800kV特高压直流输电线路的绝缘选择方法。首先论述±800kV特高压直流输电线路绝缘子片数选择的3种方法:按±500kV直流输电线路的绝缘水平外推选择;按爬电比距法选择;按污耐压法选择。其次论述对选择的片数按照过电压条件、覆冰条件进行校验的方法,同时考虑绝缘子串型式、布置的影响以及高海拔地区对片数的修正。     

电缆出线变电站连续两次雷击仿真及防护措施

针对某电缆出线变电站近区连续遭受两次雷电绕击的事故,基于PSCAD/EMTDC搭建仿真模型并进行了过电压的仿真计算.雷击点位于变电站进线第二基杆塔处,仿真分析了发生第一次雷电绕击时,绝缘子片数和出线电缆的长度对绕击过电压的影响,以及发生第二次绕击时不同的避雷器配置方案对热备用状态下断路器过电压的影响.仿真结果表明,绝缘子片数的增加会增大绕击过电压幅值,不同电缆长度对限制过电压的效果具有明显的差异;发生第二次雷击时,通过在站内断路器断口侧及变电站第一基杆塔绝缘子旁安装避雷器,能够有效减小断路器过电压幅值.     

±800 kV直流系统过电压保护和绝缘配合研究

依托向家坝至南汇直流输电工程,研究了±800 kV换流站交流侧工频过电压、交直流侧操作过电压和雷电过电压、直流线路操作和雷电过电压.重点分析了±800 kV与±500 kV在直流过电压和绝缘配合方面不同之处.给出了避雷器配置方式、参数的选择原则和方法,确定了换流站各避雷器的保护水平和配合电流及避雷器的能耗以及能耗与直流侧的快速保护的定值、延迟时间的配合.提出换流站施缘配合裕度系数和主要设备绝缘水平要求以及直流线路操作冲击和雷电冲击要求的最小空气间隙计算方法.     

计及工频电压的特高压变电站雷电侵入波过电压分析

线路的工频电压越高对雷电侵入波过电压的影响就越大,我国现行的计算雷电侵入波过电压的规程都没有考虑线路的工频电压。为了研究计及工频电压的特高压变电站侵入波过电压,基于淮南1000kV特高压GIS变电站,采用电磁暂态计算程序PSCAD/EMTDC建模并研究了不同的工频电压对变电站雷电侵入波过电压的影响。结果显示,工频电压对雷电侵入波过电压的影响显著。因此,提出了3种考虑工频电压的计算方法:均匀分布法、正态分布法和比例法,由3种计算方法得到的统计过电压的值分别为2364、2459、2271kV。通过比较可知,比例法是一种较为合理的方法,推荐电力系统采用比例法设计特高压变电站的绝缘水平。     

1000kV交流输变电工程设备的外绝缘特性

针对晋东南—荆门百万伏级交流输变电示范工程,研究了交流输变电设备空气间隙的工频、操作和雷电冲击电压放电特性,典型分裂耐热扩径软导(母)线及分裂导线、管型母线基于不同空气间隙的工频、操作及雷电冲击电压特性及高海拔对绝缘子污耐压的影响。通过这些真型试验研究,获得了我国特高压技术研究的基础试验数据,其研究成果可为特高压工程建设提供设计参考依据。     

高电压接触型光纤绝缘子的耐高压研究

在污染条件和凝露情况下,安装在电气设备上的二次元件会因为工频过电压或雷电过电压造成电气事故。利用硅橡胶憎水性材料和一体成型的结构方式,研制了一种高电压接触型光纤绝缘子,其特征是在光纤外表面包裹单片或多片绝缘子的憎水材料封装体,光纤的顶端熔接光纤传感装置,尾部连接光纤连接头。光纤绝缘子的使用增加了结构的爬电距离。对该光纤绝缘子分别进行无污染、凝露、污染环境下的工频交流15kV耐高压的测试试验。试验表明,高电压接触型光纤绝缘子可使用于15kV的高压环境。     

±800kV直流系统过电压保护和绝缘配合研究

依托向家坝至南汇直流输电工程，研究了±800kV换流站交流侧工频过电压、交直流侧操作过电压和雷电过电压、直流线路操作和雷电过电压。重点分析了±800kV与±500kV在直流过电压和绝缘配合方面不同之处。给出了避雷器配置方式、参数的选择原则和方法，确定了换流站各避雷器的保护水平和配合电流及避雷器的能耗以及能耗与直流侧的快速保护的定值、延迟时间的配合。提出换流站施缘配合裕度系数和主要设备绝缘水平要求以及直流线路操作冲击和雷电冲击要求的最小空气间隙计算方法。     

不同海拔高度空气湿度对工频和冲击放电电压的影响

本文利用人工气候室模拟不同海拔高度的气象条件,研究了空气绝对湿度对棒—板间隙(S=850mm)和110kV支柱绝缘子的工频和雷电冲击(1.5/40μs)正、负极性放电的影响,提出了高海拔地区工频和雷电冲击的湿度校正曲线。     

35kV 架空送电线路防雷用并联间隙研究

为解决35 kV架空送电线路的雷击问题,提出采用并联间隙防雷保护方案,分析了其保护原理,设计了35 kV线路防雷用并联间隙的结构尺寸;对并联间隙试品进行了大量的雷电冲击和工频电弧试验,结果表明并联间隙能有效保护绝缘子串和导线免于雷击引起的工频续流电弧的烧蚀;计算了带并联间隙线路的雷击跳闸率,建议将3片绝缘子增加为4片,加装并联间隙不会引起线路跳闸率增加。     

新型约束空问灭弧防雷问隙研究

喷射气体灭弧防雷间隙能在绝缘子发生雷击闪络造成单相接地故障时快速输导雷电流入地,同时启动高速气流灭弧装置,熄灭故障点工频续流,抑制间歇性电弧产生和过电压。通过雷电冲击试验、工频电弧试验,证明约束空间灭弧间隙能迅速地将工频电弧熄灭,避免工频电弧灼烧绝缘子以及线路断线的风险。新型灭弧防雷间隙具有动作时间短,喷射气流压强高,速度快,间隙间介质强度恢复迅速等特点,能够强效抑制工频电弧,大幅降低线路雷击跳闸率。     

交流750 kV单回线路杆塔空气间隙的研究

由于修订电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》需要增补750 kV电压等级的相关内容,文章基于超、特高压输电线路的绝缘配合原则和杆塔外绝缘放电特性的研究结果,对750 kV单回线路杆塔的空气间隙进行了分析研究,认为操作过电压不会成为杆塔边相横担长度的控制条件,并给出了建议值：塔窗中相V型串间隙为4.8 m,边相I型串间隙为3.5 m。最后建议充分利用特高压试验基地资源,尽快开展波头长度为1 000 ms及以上的超、特高压输电线路和变电站仿真电极尺寸的操作冲击电压的试验研究,以适应目前超、特高压输电工程发展的需要。     

35kV架空输电线路间隙灭弧的研究

为解决35 kV架空输电线路的雷击问题,研制了在35 kV架空输电线路上的防雷保护间隙喷射气流灭弧装置。该装置运用了"瞬时疏导"的防雷理念,能够在线路发生雷击闪络时有效地保护绝缘子串免受工频电弧的灼烧,在疏导雷电能量后能够迅速切断工频续流电弧,实现既可以限制绝缘子的外部过电压又可以避免断路器频繁跳闸的功能。笔者在链式电弧模型的基础上结合激波理论研究喷射气流条件下电弧的运动,对电弧的熄灭过程进行了讨论。在高压试验中借助高速摄像机和数字示波器,获取了在高速气流作用下电弧被迅速熄灭的过程图像和数据。     

浅析输电线路降低雷害跳闸率的措施

输电线路塔头绝缘配合设计通常按能耐受系统最大工作电压及操作过电压和以工频泄漏比距选定,以雷电冲放特性校验其耐雷水平,从而基本固定了塔头间距(即绝缘子片数),使线路沿绝缘子串闪络跳闸与由塔头空气间隙击穿放电的跳闸比为10∶1～12∶1,造成输电线路的故障率占全部输变电设备故障的80%左右,同时也钳制了目前环境污染严重情况下配置外绝缘增加结构高度的可能。文章提出外绝缘配置按空气间隙击穿电压与绝缘子串闪络电压0.7左右配合比设计塔头绝缘配合,以V串替代I串方式,形成紧凑化线路,既节约了线路走廊资源,又增加了绝缘子串沿面闪络电压值,可大幅度降低线路雷害沿绝缘子串闪络跳闸的次数。使外绝缘污秽等级提高到3.5cm/kV以上,基本免除了绝缘子串的清扫工作,大大降低了运行维护成本,运行检修单位实现了"减人增效"的目标。     

500kV变电站雷击保护的建模分析

笔者利用国际先进的图形化电磁暂态计算程序ATPDraw3.5进行500kV变电站雷击过电压的建模研究。在研究时将变电站和进线段结合起来,考虑雷击点的近雷区和远雷区、雷击杆塔绝缘子串冲击伏秒特性、线路上的感应过电压、工频过电压和进线段杆塔冲击接地电阻等因素的影响,从而对雷电侵入波系统进行建模分析。这为防护雷电过电压、保护电气设备提供了有价值的参考依据,为高压变电所雷击保护研究分析提供了有效的方法。     

带电水蒸气冲洗35kV绝缘子串闪络电压的研究

绝缘子污秽清扫对保持电力设备外绝缘水平意义重大。针对现有污秽清扫方式的不足和节约用水的要求,笔者提出了带电水蒸气清洗绝缘子串污秽,对带电水蒸气清洗绝缘子串的部分系统安全问题进行了研究。通过测量35kV染污绝缘子串在高压水蒸气冲洗下和高温水蒸气、常温水雾环境中的闪络电压,分别模拟水蒸气柱无散花清洗绝缘子和水蒸气柱由于散花引起绝缘子污秽湿润对绝缘子串闪络电压的影响;绘制了3种试验情况下绝缘子串平均闪络电压随盐密(ESDD)的变化曲线。结果表明,即使在重污秽情况下,高压水蒸气冲洗绝缘子串的平均闪络电压高于35kV系统最高运行相电压,无过电压出现时可保证带电清洗的系统不闪络;水蒸气柱散花会降低绝缘子串闪络电压,现场带电清扫中应用适当喷头、调节清洗距离尽量减小水蒸气柱散花。     

基于容性设备泄漏电流的电网电压分频测量方法分析

为优化电网过电压在线监测的测量技术,提出了一种基于测量容性设备泄漏电流的电网过电压的测量方法。该方法是使用2个不同磁导率的线圈分别获取容性设备泄漏电流中频率为30～3 000 Hz以及3kHz～1MHz的电流成分,经过积分滤波处理后将2路信号求和还原为线路电压。分析了泄漏电流与电压的传递函数,研究了电压传感器的工作原理及其影响因素。最终采用分频的方式实现了工频、操作冲击和雷电冲击过电压的测量。采用的电压传感器结构简单,与高压系统没有电气连接,具有很好的安全特性。工频、操作冲击和雷电冲击过电压试验结果表明设计的传感器具有很好的准确度和线性度,可以用于高压电网的电压测量。     

特高压同塔双回交流线路的外绝缘特性

为确保线路运行安全,针对我国第1条1000kV交流特高压同塔双回线路特点,采用真型杆塔进行了工频电压、不同波前时间操作冲击和雷电冲击电压的放电特性试验;并利用污秽试验大厅开展了长串绝缘子的污耐压特性试验研究,获得了多条重要的放电特性曲线及长串绝缘子污耐压曲线。根据真型杆塔空气间隙试验结果及过电压计算结论,提出了1000kV交流特高压同塔双回线路杆塔最小安全间隙建议值,依据长串绝缘子污耐压试验结果,推荐了线路绝缘子配置参数。