高压直流电缆系统安全裕度试验研究

掌握高压直流电缆系统的安全裕度是保证电缆线路长期安全运行的前提条件。为获取高压直流电缆系统的最高使用电压,文中测试了电缆绝缘和附件绝缘的电导率,得出了电导率对温度和电场强度的依赖关系,并求出了电导率表达式。以±80 kV高压直流电缆系统为研究对象,提出了电缆系统安全裕度试验方法,采用逐级加压的方式测试了电缆系统在最高运行温度90℃下的击穿电压。根据电缆绝缘和附件绝缘的电导率计算了电缆系统击穿时的电场分布,通过对比电缆系统击穿时的电场强度与长期运行所需承受的电场强度,获得了电缆系统的安全裕度。研究表明,文中提出的试验方法能够获得高压直流电缆系统安全裕度,研究结果可为高压直流电缆工程的安全运行提供理论和试验依据。     

±400kV高压直流电缆绝缘厚度设计与验证

本研究以±400 kV高压直流模型电缆为研究对象,开展了直流耐压试验和冲击耐压试验,获取模型电缆在最高运行温度下的直流击穿电压和冲击击穿电压,求解其在直流击穿电压和冲击击穿电压下的电场分布;基于平均场强法和最大场强法分别设计±400 kV高压直流电缆绝缘厚度,并计算了直流电压和冲击电压下绝缘层电场分布;通过对比±400 kV高压直流电缆和模型电缆的电场分布,最终得出了±400 kV直流电缆绝缘厚度.结果表明:采用平均场强法进行高压直流电缆绝缘厚度设计时,绝缘厚度取决于冲击电压;而采用最大场强法进行绝缘厚度设计时,绝缘厚度取决于直流电压.     

高压直流挤包绝缘电缆系统试验的分析和研究

与高压交流挤包绝缘电缆系统的试验相比,高压直流挤包绝缘电缆系统试验需要考虑电缆绝缘内最大温差和叠加冲击电压试验这两个难点。直流电缆制造商会依据绝缘材料和电缆设计特点,向试验机构提供绝缘内最大温差的数值。在负荷循环的稳态过程中,需要控制绝缘内最大温差。由于在试验过程中没有办法直接测量绝缘内最大温差,其数值是通过稳态热传递原理公式推算得到的。对依据稳态热传递原理推算的绝缘内最大温差和负荷循环的执行情况进行了说明。运行中的高压直流输电线路除了承受正常的工作电压外,同时还可能承受雷电和操作冲击的作用。因此,在高压输电线路的绝缘设计中,需要考虑直流高压下的空间气隙的冲击放电特性,并对叠加冲击电压试验进行研究。对叠加冲击电压试验的两种试验回路进行了分析和探讨。     

变电站雷电侵入过电压波形特征及其影响因素的仿真

为探讨变电站设备实际耐受的雷电冲击电压波形与标准雷电冲击电压波形的差异,对变电站雷电侵入过电压的波形特征及其影响因素进行了仿真研究。通过在电磁暂态计算程序(EMTP)中建立500 k V交流变电站–输电线路模型,并结合过电压形成的物理过程,分析了雷击类型、输电线路传输过程以及避雷器对雷电侵入过电压波形的影响。研究结果表明:受雷击工况、输电线路传输过程及避雷器等非线性设备的影响,变电站设备实际耐受的雷电侵入波形近似为平顶波,波前时间可达8μs,波尾时间最短仅为10μs,最长可达数百μs。严苛情况下,变电站设备在实际雷电侵入电压波形下的绝缘耐受水平低于标准雷电冲击试验值。该研究为进一步探讨雷电冲击试验标准的合理性奠定了基础。     

750kV双回紧凑型线路杆塔放电特性及绝缘配合

为了获得哈密—永登750 kV双回紧凑型输变电工程杆塔间隙的放电特性参数,以为工程设计提供依据,针对该工程塔型及金具特点,采用真型塔头试验研究方法,开展了V串导体对杆塔间隙的标准操作冲击、长波前操作冲击(波前500μs、1000μs)和标准雷电冲击电压放电特性试验研究。试验获得了多条50%放电电压特性曲线及不同波前时间操作冲击放电电压的差异;根据试验结果并结合过电压计算结论,提出了操作过电压下的最小安全绝缘间隙建议值。研究表明初步设计绝缘间隙值有较大裕度,从经济性考虑可以适当减小。     

智能型二次电缆绝缘测试装置安全裕度试验分析

为发挥电缆绝缘测试装置的效能与价值,对智能型二次电缆绝缘测试装置安全裕度试验方法进行了设计研究。根据二次电缆结构,设计试验样品结构;根据二次电缆绝缘测试装置测试原理,设计安全裕度试验回路;将此次试验置于具有较强屏蔽性环境下实施,设计智能型二次电缆绝缘测试装置安全裕度试验;计算二次电缆绝缘测试装置等效击穿电压、电场强度,完成装置安全裕度的分析。通过装置工频试验电压安全裕度试验与装置操作击穿试验,证明了智能型二次电缆绝缘测试装置安全裕度与装置的作业环境/海拔高度有直接联系;装置的安全裕度会随着装置操作击穿试验中击穿试验电压的增加而增加。     

三端柔性直流输电系统雷电侵入波过电压

雷电侵入波过电压是确定直流输电系统换流站设备绝缘水平的重要依据,利用PSCAD/EMTDC软件建立了±160 kV南澳三端柔性直流输电系统直流侧雷电侵入波仿真计算模型,利用电气几何模型法计算直流线路的最大绕击电流,采用相交法作为空气间隙闪络判据,计算直流线路遭受雷电绕击和反击后换流站内极母线设备以及连接电缆承受的电压应力,并校核各设备的雷电冲击绝缘水平,计算结果表明各设备的绝缘裕度满足要求.     

直流叠加雷电冲击电压下±320kV直流电缆整体预制式接头典型故障机理分析

高压直流电缆作为直流输电中的关键设备之一,其安全运行对高压输电网的稳定性至关重要。高压直流电缆接头是直流电缆系统中最为关键的部分,其复杂的组件和工艺导致故障多发,对系统稳定运行造成很大影响。基于多场耦合有限元分析和双层介质界面极化理论,完成了直流叠加雷电冲击电压条件下±320k V直流电缆整体预制式接头的典型故障机理分析,提出了高压直流电缆接头设计中的关键参量,认为2种绝缘介质界面电荷和界面轴向电场为直流电缆接头设计的重点,需从绝缘材料特性与接头结构设计2个方面进行优化。     

雷电压及雷电流组合测量技术研究

在国内外．雷击事故严重威胁到电网的安全。对输电线路上雷电流和雷电压波形的测量系统进行研究,对电网防雷具有重要意义。研究了直接测量高压输电线路上雷电流和雷电压波形的组合测量传感器。其电流传感器采用自积分Rogowski圈;电压传感器采用自积分式电容分压器的原理,使用Rogowski圈的铝屏蔽壳作为高压臂电容的极板。8／20μs的标准雷电流和上升时间250rls的冲击电流试验表明,本文研制Rogowski线圈具有较好的频率响应特性和稳定的较小的灵敏度。冲击电压试验表明,所研制的电压传感器可较为准确地测量0．5／49μs和1．2／66μs冲击电压波形。该组合测量技术符合雷电测量要求。     

氧化锌避雷器用于输电线路大跨越时的通流能力计算

氧化避雷器的冲击通流能力是用4/10μs冲击波形试验而获得的,用于输电线路大跨越时,实际雷电流波形波尾长,所释放的能量远比同等幅值4/10μs试验波形大,两种波形如等效,是预期这种避雷器实际运行安全程度的依据。本文从释放能量相同的角度进行了计算,认为单片通过4/10μs65~(ka)冲击电流电阻片只能通过实际雷电流约10~(ka)。     

海南联网工程500kV交流海底电缆雷电侵入波过电压研究

海底电缆雷电侵入波过电压问题对于南方主网与海南电网联网工程的设计、运行和管理具有重要影响。基于EMTP/ATP软件,对海南联网工程进线段架空线遭受雷电绕击及反击时海底电缆的过电压水平进行了计算分析,得到了该工程500 kV海底电缆的雷电耐受电压值,提出了提高电缆安全裕度的措施和建议。研究成果可为海底电缆雷电冲击水平的确定及电缆设计、运行提供参考。     

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.     

特高压变压器绝缘配合

特高压变压器绝缘的研究和开发应该考虑工作电压的影响。工作电压会严重地影响变压器遭受雷击时产生的过电压。分析了变压器的工作电压对冲击电压强度的影响;指出了雷电冲击试验电压定义下的工作电压对于特高压变压器的必要性;通过研究得出了特高压变压器的主绝缘的最大许用工作电压。研究结果表明用于检查长时间工作电压的长时耐压试验的绝缘能力值限制在1.3~1.5 Uphm。     

特高压变压器长波前时间雷电冲击试验及其等价性分析

特高压变压器高压线端雷电全波冲击试验具有波前时间延长的特点。为了解决较长波前时间雷电全波冲击试验不能完全考核验证按标准波前时间设计的雷电冲击特性这一问题,考虑到雷电全波冲击电压的波前时间实际上主要影响绕组的纵绝缘,波前时间延长可能会对某些纵绝缘的考核偏松,而截波冲击试验对绕组首端附近部位纵绝缘冲击梯度的考核较全波冲击试验更为严格,指出截波冲击试验可弥补全波冲击电压波前时间延长的缺陷。结合双绕组模型低电压的冲击测量实例,对截波冲击与全波冲击作用下的绕组电位及梯度分布进行了等价性分析和比较,得出对于例行试验的变压器产品,可将截波冲击试验作为较长波前时间全波冲击试验的补充试验项目,从而完善了特高压变压器雷电冲击试验的顺序。     

66 kV抗水树XLPE绝缘轻型海底电缆研制

介绍一种额定电压66 kV抗水树XLPE绝缘轻型海底电缆的研制方法。通过对模型电缆进行工频电压和雷电冲击电压击穿性能测试,按照CIGRE TB 722:2018规范对研制样品进行500 Hz/3000 h、50 Hz/8750 h、50 Hz/17500 h 3种湿式绝缘质量鉴定试验,按照CIGRE TB 490:2012和CIGRE TB 623:2015规范对研制产品进行型式试验,试验结果完全满足设计规范要求。在未来的深远海、大功率海上风机互联阵列海缆选型中,66 kV抗水树XLPE绝缘轻型海底电缆可以完美替代35 kV XLPE绝缘海底电缆。     

基于冲击介电响应法的电力电缆绝缘状态评估

为了解决传统频域介电谱法在电缆绝缘测试中的不足,提出一种基于冲击电压的介电响应法用于评估电缆绝缘状态。首先从理论上对冲击介电响应法进行推导,然后从仿真角度分析用该方法评估电缆绝缘状态的可行性,最后搭建了冲击实验平台,并对不同老化时长的短电缆样本进行测试。结果表明:冲击介电响应法能够反映出电缆在较宽频率范围下的介质损耗变化,老化电缆的介质损耗因数随着频率升高出现回升现象,且随老化时间的增加其回升程度更为明显。研究结果表明冲击下的介电响应特征能有效评估电缆的绝缘老化状态。     

冲击电压下CVT传递特性及其缺陷故障检测研究

电容式电压互感器（CVT）内部存在绝缘缺陷时,其整体运行状态不会出现明显变化,但CVT频率响应特性会发生改变。为准确检测出CVT内部的绝缘缺陷,通过获取CVT宽频电压传递函数进行CVT绝缘缺陷故障检测。搭建了冲击电压试验平台,通过雷电冲击、操作冲击和振荡操作冲击3种冲击波形,研究了不同类型冲击电压波形下的CVT频率响应特性。研究结果表明,由3种不同类型冲击电压获取的CVT电压传递函数主要参数特征基本一致,在主电容充电电压相同的情况下,振荡操作冲击电压可以提高输出电压,高效地获取CVT宽频电压传递函数。通过对比不同绝缘缺陷条件下由振荡操作冲击电压获取CVT电压传递函数的差异,为利用冲击电压频率响应特性检测CVT内部绝缘缺陷提供了支撑。