1000kV输电线路绝缘子串的均压屏蔽技术

1 000 kV交流特高压输电线路电压较高,需要对绝缘子串进行均压和屏蔽以保证线路能安全稳定运行,为此,应用有限元法对1 000 kV交流特高压输电线路各种典型绝缘子串型的电压分布进行了计算。计算考虑了均压环的管径、环径和安装位置对绝缘子串电压分布的影响;进行了绝缘子串型的电压分布、电晕和无线电干扰等真型试验,并对有限元计算结果和试验结果进行了比较。结果表明,当均压环安装在高压侧第2片和3片绝缘子之间、均压环管径为120 mm时,均压效果较好;管径为120 mm的屏蔽环对高压侧金具具有良好的屏蔽作用,在要求的电压值下绝缘子串未产生可见电晕,无线电干扰值<60 dB,且屏蔽环可改善绝缘子串的电压分布;有限元计算结果和试验结果较为吻合,可以指导均压环和屏蔽环的设计。     

基于有限元法的126kV GIS盘式绝缘子内嵌金属屏蔽环的电场分布研究

为提高高压盘式绝缘子的运行可靠性,提出一种在盘式绝缘子内部增设金属屏蔽环的设计方法。采用有限元法分析绝缘子内部增设金属屏蔽环对盆式绝缘子表面电场分布的影响,并通过工频耐压试验、局部放电量监测及雷电冲击耐受电压试验进行绝缘校核。仿真数值计算及试验结果验证了绝缘子内部增设金属屏蔽环的可行性,并为工程实际GIS盆式绝缘子内部增设金属屏蔽环的设计提供了必要的数据和理论支撑。     

基于有限元法的１２６kVGIS盘式绝缘子内嵌 金属屏蔽环的电场分布研究

为提高高压盘式绝缘子的运行可靠性,提出一种在盘式绝缘子内部增设金属屏蔽环的设计方法。采用有限元法分析绝缘子内部增设金属屏蔽环对盆式绝缘子表面电场分布的影响,并通过工频耐压试验、局部放电量监测及雷电冲击耐受电压试验进行绝缘校核。仿真数值计算及试验结果验证了绝缘子内部增设金属屏蔽环的可行性,并为工程实际GIS盆式绝缘子内部增设金属屏蔽环的设计提供了必要的数据和理论支撑。     

500kV输电线路阻波器均压屏蔽环的研制

论述了５００ｋＶ输电线路阻波器均压屏蔽环的设计,介绍了均压屏蔽环制造中特殊工艺的操作方法。     

真空灭弧室主屏蔽罩电位静态测量分析

对中间封装式和瓷柱支撑式两种主屏蔽罩安装方式的真空灭弧室中主屏蔽罩电位进行了静态工频测试,找出了为什么中封式真空灭弧室装入整机后并不比瓷柱式真空灭弧室耐压特性优越的原因,指出在真空断路器设计中,尤其在高电压等级下,真空灭弧室的均压问题应与整机总体设计同时考虑。     

真空灭弧室设置不同屏蔽罩的均压作用

本文阐述了均压屏蔽罩在高电压真空灭弧室中的应用及其重要性,介绍了各种不同屏蔽罩在高电压真空灭弧室内所起的均压作用,触头开距与屏蔽罩之间的配合以及触头和屏蔽罩形状的分析。     

750kV输电线路复合横担均压特性

复合横担首次应用于国内750 kV线路,由于电压等级高,结构复杂,均压、均场问题突出,需要对其均压特性进行深入研究。运用三维有限元分析软件ANSYS,考虑杆塔、大地、导线以及相间影响等因素,计算了复合横担在不同设计方案下的电位、电场分布,研究了中间法兰以及横担端部配置均压环、屏蔽环对复合横担电位分布的影响,对比了750 kV线路直线塔绝缘子串与复合横担的电位分布。复合横担最终选择在最初设计方案的基础上取消悬垂串、增加横担长度并配置合理的均压屏蔽装置的方案,其电位分布优于750 kV线路直线塔。经过中国电力科学研究院电气试验验证,复合横担电气性能良好,满足运行要求。     

影响高压断路器用均压油纸电容器绝缘性能的因素

随着电压等级的不断提高,高压断路器串联的断口数相应增多,各断口的电压不均匀程度增大。为均匀各断口间的电压分布,通常在断口间并联均压电容器。油纸电容器以其重量轻,可靠性高等优点越来越多地应用到高压断路器中。文中采用有限元分析方法,分析了影响均压电容器表面电场强度分布的几个因素,包括均压电容器与屏蔽罩间的距离、屏蔽均压电容器端部的两屏蔽罩间距离及均压电容器两侧深入屏蔽罩的均匀度。并得出如下结论:在满足屏蔽罩对地绝缘的条件下,均压电容器与屏蔽罩间的距离越大越好;在既满足主断口绝缘性能又满足电容器绝缘性能的前提下,屏蔽均压电容器端部的两屏蔽罩间距离越大越好;在保证断口绝缘性能的前提下,均压电容器两侧深入屏蔽罩的距离越均匀越好。研究结果为新产品结构设计及工程设计提供了一定的理论指导和依据。     

750 kV输电线路复合横担均压特性

复合横担首次应用于国内750 kV线路,由于电压等级高,结构复杂,均压、均场问题突出,需要对其均压特性进行深入研究.运用三维有限元分析软件ANSYS,考虑杆塔、大地、导线以及相间影响等因素,计算了复合横担在不同设计方案下的电位、电场分布,研究了中间法兰以及横担端部配置均压环、屏蔽环对复合横担电位分布的影响,对比了750 kV线路直线塔绝缘子串与复合横担的电位分布.复合横担最终选择在最初设计方案的基础上取消悬垂串、增加横担长度并配置合理的均压屏蔽装置的方案,其电位分布优于750 kV线路直线塔.经过中国电力科学研究院电气试验验证,复合横担电气性能良好,满足运行要求.     

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。     

330 kV绝缘子串电压分布和屏蔽环位置的优化

为计算330kV线路绝缘子串电压分布和优化屏蔽环的位置,建立了考虑屏蔽环、分裂导线、杆塔、联板、悬垂线夹和其它连接金具的三维静电场有限元模型。计算并讨论了带和不带屏蔽环、带和不带联板的绝缘子串电压分布以及屏蔽环位置变化对电压分布的影响。结果表明,导线和杆塔侧绝缘子承受较高电压,屏蔽环可有效改善其附近绝缘子上承受的电压,理论上有一最优位置;导线侧金具对电压分布影响较大,计算模型中应考虑。     

防雷专利产品简介

由广西大学电气工程学院郑江教授发明的《弯折屏蔽式输电线路杆塔避雷针》（中国专利号：CN200920153431.6）、《弯折屏蔽式输电线路杆塔避雷环》（中国专利号：CN200920153432.0）等两项专利产品于2010年3月10日获国家知识产权局专利局授予专利权。其中,弯折屏蔽式输电线路杆塔避雷针由头部均压针、均压环、     

±800 kV柔性直流换流阀阀塔均压优化设计

柔性直流输电工程已迈入特高压时代,现有柔性直流换流阀(VSC阀)的均压屏蔽设计已无法满足特高压应用场合。为解决±800 kV VSC阀塔顶部均压管母表面电场强度过大的问题,文中首先利用PTC Creo与ANSYS联合建模技术完成复杂阀塔结构的三维建模与静电场有限元仿真,通过增加与顶部均压管母等电位连接的顶部屏蔽板,有效降低阀塔顶部均压管母及子模块的表面电场强度。然后,提取顶部屏蔽板增加前后的阀塔对地寄生电容参数,分析顶部屏蔽板对操作冲击下模块电压分布的影响。最后,研究阀塔不同均压部件间距对最大电场强度分布的影响,完成±800 kV VSC阀塔均压优化设计,并在阀塔样机上进行冲击电压试验。文中所提优化措施提升了VSC阀在特高压应用场景的安全运行能力,为VSC阀在特高压柔性直流输电工程的应用及设计提供借鉴。     

变电站保护小室外加金属屏蔽环对小室内部电压的影响

变电站内安放二次设备的保护小室表面通常覆盖一层接地金属网来屏蔽一次侧的干扰,而大面积的覆盖金属网无疑会造成材料的浪费、提高工程造价。不同于传统研究模式,在保护小室表面覆盖接地金属屏蔽环来代替大面积金属网,通过有限元分析法建立模型,研究不同数量的金属屏蔽环在不同位置时对保护小室内部电压分布的影响;并通过研究金属屏蔽环横截面面积变化对小室内电压分布的影响优化屏蔽环结构;最后将金属屏蔽环焊接成简易的法拉第笼结构,分析其屏蔽效果,为工程上解决类似问题提供一定的理论依据。     

防雷专利产品简介

<正>由广西大学电气工程学院郑江教授发明的《弯折屏蔽式输电线路杆塔避雷针》(中国专利号:CN200920153431.6)、《弯折屏蔽式输电线路杆塔避雷环》(中国专利号:CN200920153432.0)等两项专利产品于2010年3月10日获国家知识产权局专利局授予专利权。其中,弯折屏蔽式输电线路杆塔避雷针由头部均压针、均压环、分流支架、弯折式主支架、安装固定器等部件构成;弯折屏蔽式输电线路杆塔     

利用气体绝缘组合电器盆式绝缘子内部均压屏蔽环诊断局部放电研究

为发展气体绝缘组合电器(GIS)局部放电的检测与诊断方法,提出利用盆式绝缘子的内部均压屏蔽环作为诊断GIS局部放电的一种新型超高频(UHF)传感器。采用时域有限差分(FDTD)法仿真研究了局放UHF信号传播的主要波导模式和内部均压屏蔽环作为UHF传感器的频率响应特性,进而开展了该新型传感器诊断3种典型绝缘缺陷的试验研究,并与商用UHF传感器的检测特性进行了比较。仿真结果表明:模型GIS的横电磁(TEM)模式分量最大、TE11其次,高次波导模式的截止频率主要分布在250 MHz~1 GHz附近;在3 GHz范围内,均压屏蔽环的共振频率点比较丰富,140 MHz左右存在1个最大谐振点。试验结果表明:该新型传感器的灵敏度明显高于外置式传感器,略低于内置式传感器;高压尖端和悬浮电位缺陷的主要频谱分布1.5 GHz,与主要波导模式的截止频率仿真相符;均压屏蔽环UHF信号的最大共振频率约为115 MHz,与仿真值140 MHz相近。     

750 kV酒杯型复合横担杆塔电场仿真计算及电晕试验

750 kV酒杯型复合横担杆塔的横担部分同时承受电气和机械荷载,其运行电压等级高,绝缘结构复杂,电位、电场分布不均匀,影响线路长期稳定运行。以750 kV酒杯型复合横担杆塔为研究对象,应用三维有限元分析方法,建立了750 kV酒杯型复合横担杆塔的三维仿真模型,计算了各相复合横担在不同方案下的电位、电场分布,设计了各相复合横担的均压屏蔽装置,优化了均压屏蔽装置的结构参数。电场计算结果表明优化后的均压屏蔽装置能使复合横担各关键位置电场强度满足控制要求,真型塔头电晕试验结果表明复合横担绝缘子及金具在1.2倍试验电压下未发现可见电晕放电,可应用于实际工程。     

降低避雷器额定电压或残压对取消750kV线路断路器合闸电阻的影响

目前中国西北地区已投运的750 kV工程避雷器配置基本上是采用750 kV母线侧避雷器额定电压600 kV、线路侧避雷器额定电压648 kV。绝大多数750 kV工程线路断路器装有570~600Ω合闸电阻。根据工频过电压的差异化研究结果,母线侧和线路侧避雷器额定电压在一定范围内均可以进一步降低。避雷器性能提高,避雷器操作冲击电流残压降低,750 kV线路合闸操作过电压水平会相应降低,有利于取消750 kV线路断路器合闸电阻。文中对750 kV工程避雷器额定电压或残压降低后的合闸操作过电压进行了研究,结合操作过电压闪络率的计算,提出了降低避雷器额定电压或残压后取消750 kV线路断路器合闸电阻的适用范围。     

特高压直流输电换流阀冲击暂态均压措施研究

冲击暂态工况下,实现各级晶闸管电压分布均匀是换流阀设计的重要工作。随着晶闸管串联级数的增加,电位分布不均匀的累积效应更为突出,需要研究可靠性更高的均压措施。该文提出换流阀冲击暂态建模方法,分析影响换流阀冲击电压分布特性的机理,提出配置屏蔽电容、分散式屏蔽系统、饱和电抗器集中布置等均压措施,分析各项均压措施的可行性。在真型阀塔中,构造出饱和电抗器分散、集中两种布局形式,在相同激励下,分别测试多串联单元的电压分布,验证了均压措施的合理性和可行性。     

基于级联式整流电源的恒流均压控制方法

针对电磁探测的大功率电磁场激发需要,本文采用输入并联输出串联的级联式整流电源,提高输出电压等级,保证激发功率。为了满足电磁探测过程中输出电流的稳定性,提出了基于双闭环的恒流均压控制算法。分析了级联式直流电源恒流均压输出的原理,建立了电源的数学模型,设计了电压电流环的控制器,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型并通过控制器参数优化从而降低误差。级联式直流电源由于上下两部分可能存在器件参数不同的情况,这就导致在恒流控制下两级电源输出电压不同,在动态情况下的偏差会更大从而引起器件不均压而损坏,因此在考虑控制恒流输出的同时需要加入控制均压输出。通过对输出电流电压进行采样,经控制器转换为相应的脉冲触发对应的开关器件从而实现恒流均压输出。仿真结果显示输出电流控制在2 A,电流变化在5%以下。