不均匀淋雨条件下SF6绝缘直流穿墙套管直流电压闪络特性

不均匀淋雨是直流穿墙套管在雨天由于阀厅墙壁遮挡而产生的一种特殊运行工况,不均匀淋雨会显著降低直流穿墙套管的外绝缘强度,不均匀淋雨导致的外绝缘闪络是影响直流穿墙套管安全运行的主要原因之一.为此,利用±100kV、±400 kVSF6绝缘直流穿墙套管产品开展了不均匀淋雨直流电压闪络试验,记录了试品的不均匀淋雨闪络电压值,监...     

高压直流穿墙套管的非均匀淋湿闪络试验

迄今,世界各地的高压直流换流站中多次发生穿墙套管在下雨天闪络,严重威胁着直流系统的安全运行。在发生闪络的大多数穿墙套管上测到的等值附盐密度都不到不足以引起污闪。同时,发生闪络时套管的运行电压也远低于其全湿闪络电压。因此,穿墙套管在非均匀淋湿条件下外绝缘强度降低的现象受到了普遍的关注。 电科院高压研究所从1987年起开展直流穿墙套管外绝缘配合的研究工作。两年来,对国外高压直流换流站穿墙套管的运行经验和现场维护措施进行了分析研究,总结了我国舟山100kv直流输电工程换流站的运行经验,分析了葛上直流换流站的环境条件,同时,对较低电     

±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。     

一起特高压换流站400 kV直流穿墙套管闪络故障的治理方案

针对一起特高压换流站400 kV直流穿墙套管发生内部闪络故障进行了原因分析,提出闪络治理方案和防范措施,并通过有限元仿真软件ANSYS对金具的选择进行验证。最终该方案成功应用于特高压换流站套管外移工程,消除了闪络隐患,为有类似闪络隐患的换流站提供了重要的借鉴。     

高压直流穿墙套管有无RTV涂层的淋雨及污秽试验

1 前言 全世界电压在±400kV以上系统的直流穿墙套管(以下简称套管)普遍地发生过闪络,当电压水平达到600kV时,闪络次数随之增加。在太平洋联络线(Pacific Intertie),尽管泄漏比距由25mm/kV增加到40mm/kV,但当系统电压从±400kV升到±500kV后不久,套管就发生了闪络。由于闪络事故的普遍存在,邦维尔电管局(BPA)、络杉矶水电局(LADWP)和美国电力研究所(EPRI)以及后来新英格兰电力公司(NEPSCO)联合进行了“EPRIRP3039-1高压直流穿墙套管的研究”这一课题,其研究目的在于找出一个能消除或实质上减少运行中套管闪络次数的方法。     

±800kV特高压直流输电工程直流穿墙套管设计缺陷及其改进方法

2011～2016年期间,运用在±800kV直流输电工程中的某类型直流穿墙套管先后6次发生故障,暴露出其在电气连接方面的一系列设计缺陷:均压罩等电位接触不良、表带触指接触电阻过大等。结合直流穿墙套管SF6分解产物超标、内部闪络、回路电阻超标、接头发热案例深入分析了直流穿墙套管故障的原因,总结了增加防松螺钉、等电位线、O型密封圈、接头镀银等改进措施,提出了增加等电位连接可靠性、保证通流裕度的直流穿墙套管设计建议,并提出重视SF6分解产物测试、增加回路电阻测试的运维建议。     

高压直流支柱绝缘子和套管伞形结构研究

从积污、人工污秽试验、人工雨闪试验3个方面对高压直流换流站直流支柱绝缘子和套管伞形结构进行研究。分析了换流站、自然积污站和风洞试验中支柱绝缘子和直流设备套管的积污数据，对±500kV直流系统用不同伞形支柱绝缘子进行了全尺寸的人工污秽试验，进行了瓷套管人工淋雨试验，比较了伞形参数对支柱绝缘子和瓷套管污秽性能和淋雨闪络性能的影响。根据研究结果，和大小伞支柱相比，深棱伞绝缘子具有更好的污闪特性，受海拔高度的影响也相对较小。伞间距对雨闪电压的影响很大，增大伞间距可提高瓷套管的雨闪电压。研究结果可为工程设计中支柱绝缘子和瓷套管的伞形结构选择提供依据。     

阀区故障引起的接地极不平衡保护动作分析

介绍了一起直流工程阀区直流穿墙套管对地闪络故障引起的众多保护动作及直流控制保护系统响应过程，对该故障所引起的接地极电流不平衡保护动作进行了分析，找出了导致接地极电流不平衡的故障点及引起接地极故障的原因，即穿墙套管接地引起接地极区域过压，进而造成放电间隙不够的接地极线路招弧角被击穿放电，并提出了对损坏的招弧角进行放电间隙的调整或更换等优化建议。     

SF_6气体绝缘直流穿墙套管污秽闪络特性

为研究不同污秽条件下直流穿墙套管的污闪特性、空心复合绝缘子不同伞形结构对直流穿墙套管污闪特性的影响规律、直流穿墙套管内部导体和屏蔽结构对其污闪特性的影响规律,利用大型人工环境气候实验室开展了±400 kV SF_6气体绝缘直流穿墙套管人工污秽试验,获得了不同伞形穿墙套管和空心复合绝缘子50%污秽耐受电压与附盐密度(SDD)间的负幂指数关系式。研究表明:伞形结构为1大1小伞的空心复合绝缘子单位爬距闪络电压值要高于1大2小伞的空心复合绝缘子,有内部导体和屏蔽层的直流套管较没有内部导体和屏蔽层的直流空心复合绝缘子的U50%在SDD为0.08、0.15、0.20 mg/cm~2时分别提高5.3%、4.2%、5.3%,根据研究结论建议±1 100kV SF_6气体绝缘特高压直流穿墙套管外绝缘伞形结构设计可采用爬电距离利用率较高的伞形配置,且爬电比距不低于48 mm/kV。     

高压直流设备的绝缘问题

文章从国内外运行经验出发，综述了高压直流设备较为突出的绝缘问题，包括外绝缘闪络、特别是穿墙套管的不均湿闪络，外绝缘上的污湿电导引起的内绝缘的击穿以及内绝缘在试验或运行中损坏的问题。文中分析了这些事故的原因，讨论了防止事故的措施。     

直流穿墙套管非均匀湿闪及RTV老化现场评估

分析了高压直流换流站穿墙套管为防止非均匀湿闪喷涂ＲＴＶ硅橡胶的效果，并对ＲＴＶ等类有机高分子材料的绝缘子表面老化现象提出了两种现场试验评估的新方法。     

SF_6分解固体产物对于直流沿面闪络电压的影响

特高压直流穿墙套管对接结构处生成的SF_6分解固体产物有可能会附着在绝缘材料表面。探究SF_6分解固体产物对于直流沿面闪络电压影响对于特高压直流穿墙套管内部绝缘状况的评估具有重要意义。文中测量了SF_6分解固体产物的电气参数,并且和环氧浸渍纸复合绝缘材料的电气参数进行比较。比较结果表明两者之间电气参数存在较大差距,SF_6分解固体产物的确有可能对环氧浸渍纸复合绝缘材料直流沿面闪络电压产生影响。借助直流沿面闪络实验平台,将SF_6分解固体产物直接附着于环氧浸渍纸复合绝缘材料表面,观察沿面闪络电压的变化。实验结果表明,SF_6放电固体产物附着在环氧浸渍纸复合绝缘材料表面的确会引起环氧浸渍纸复合绝缘材料沿面闪络电压下降。其下降程度和固体产物种类、气体压强、电极距离、附着方式等因素密切相关。     

特高压交流试验基地800 kV穿墙套管的吊装

武汉特高压交流试验基地800 kV直流穿墙套管,是我国至今最重、最长的套管,且质量分布不均匀,吊装高度高,与常规垂直吊装的套管相比,现场吊装难度较高。介绍了特高压交流试验基地800 kV直流穿墙套管的施工前技术方案准备,详细介绍了现场吊装准备及正式吊装工作。     

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。     

高压直流设备的绝缘问题

文章从国内外运行经验出发,综述了高压直流设备较为突出的绝缘问题,包括外绝缘闪络、特别是穿墙套管的不均湿闪络,外绝缘上的污湿电导引起内绝缘的击穿以及内绝缘在试验或运行中损坏的问题。文中分析了这些事故的原因,讨论了防止事故的措施。     

±1100 kV直流纯SF_6气体绝缘穿墙套管关键技术研究

±1100 k V直流纯SF_6气体绝缘穿墙套管(以下简称±1100 k V直流穿墙套管)为目前世界电压等级最高的直流设备,也是直流输电系统中的关键设备。依托昌吉至古泉±1100 k V特高压直流输电工程,以±1100 k V直流穿墙套管为研究对象,建立了套管的三维物理模型,从直流绝缘材料、电场强度、机械强度及温度场等方面进行优化设计,并制造了±1100 k V直流穿墙套管样机。该样机顺利通过了全套型式试验验证,其各项性能指标均满足工程要求。通过该套管的研制,掌握了特高压直流SF_6气体穿墙套管的关键技术,并可以推广应用到其他电压等级产品中。     

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。     

±400kV电容式胶浸纤维穿墙套管的设计

高压直流穿墙套管是换流变电站输电设备的重要设备之一,针对高压直流套管的研究工作对中国发展高压直流输电技术具有重大意义。文中以额定电压±400 kV,额定电流4 000 A交流直流互换型穿墙套管为设计对象,研究了高压直流穿墙套管绝缘结构分析与优化中遇到的关键性问题,重点对高压直流穿墙套管的机械性强度与强电场环境空间电荷影响下的高压直流设备的电场计算方法以及绝缘材料的选用进行试验研究与计算,并得出重要结论,具有重要的应用价值。     

±800 kV滇西北特高压直流工程穿墙套管抗震性能研究

在高海拔、高地震烈度地区,良好的抗震性能是特高压直流穿墙管研制和运行的关键。针对滇西北特高压直流工程送端新松换流站9度地震烈度设防要求,为解决穿墙套管的抗震性能难题,评估穿墙套管的抗震性能,建立了新松站±800 kV穿墙套管及阀厅的有限元模型并进行地震响应分析。仿真结果发现设备应力响应较大,为增加应力安全裕度,提高设备抗震可靠性,提出了在穿墙套管根部布置金属摩擦阻尼器的减震方案,以提高套管整体抗震性能。同时根据仿真计算结果设计和研制了开展振动台试验所用的套管支架,对工程供货直流穿墙套管真型设备开展振动台试验研究,对比安装阻尼装置前后的直流穿墙套管地震响应发现:该方案可有效降低穿墙套管的地震响应,其最大应力和最大相对位移分别下降39.2%和71.3%,应力安全系数由1.53提高至2.52,显著提升了直流穿墙套管的抗震性能,满足滇西北工程抗震技术要求。     

新型515 kV直流SF6气体绝缘穿墙套管研发设计

直流穿墙套管是承载系统安全的一个核心设备,在直流输电系统中处于咽喉位置,文中以515 kV SF₆气体绝缘结构穿墙套管为研究对象,针对超长导电杆挠度过大引起穿墙套管内部电场畸变的问题,新设计一种带空间支撑结构的导电杆,并与传统导电杆对比分析,得到新型导电杆挠度值下降了34.95%,然后对安装新型导电杆的穿墙套管进行温升仿真分析,计算结果表明,安装新型导电杆的穿墙套管具备额定通流6515 A和耐受1550kV雷电冲击的能力。各项型式试验的顺利通过,验证了515kV SF₆气体绝缘结构穿墙套管结构的合理性,为直流输电工程更高电压等级穿墙套管的研制奠定理论基础。