锦屏±800kV换流变压器的建模分析

采用商业软件对锦屏±800 kV换流变压器的极性反转场、换流变压器瞬态谐波漏磁场、油箱及结构件的应力场进行了计算分析,介绍了锦屏直流输电工程中最高端换流变压器场的分析技术,为开发设计±800 kV换流变压器产品打下了技术基础。     

换流变压器阀侧绕组端部瞬态电场分析

为了研究换流变压器阀侧绕组区域的瞬态电场分布规律,即在长时直流电压和极性反转电压作用下的电场分布规律,建立了2个典型的油纸绝缘模型和1个±500kV换流变压器绕组端部简化模型,并利用有限元软件ANSYS对上述模型进行了长时直流电场和极性反转电场分析,主要分析了模型结构、材料属性和试验时间对上述电场分布的影响,得到了直流电场趋于稳态所需时间的影响因素以及极性反转电场的一些特点。最后重点分析了±500kV换流变压器绕组端部的极性反转电场,同时考虑了绝缘纸板的正交各向异性。结果表明,直流电场趋于稳态所需时间的长短与模型结构及绝缘材料的电阻率有关;合理地设置极性反转时间才能保证对变压器油的有效考核。这些结论可为换流变压器绝缘结构的设计及绝缘试验提供参考依据。     

换流变压器空间电荷分布及快速释放方法的研究

换流变压器内部油-纸绝缘结构会发生夹层极化,在界面处存在空间电荷,这有可能引起直流电压试验和交流电压试验中发生局部放电.采用经过二次开发的有限元计算方法,对±500 kV换流变压器在外施直流电压耐受试验、极性反转试验、外施交流电压耐受试验和接地过程中的电场分布和空间电荷分布进行了仿真计算,研究了±500 kV换流变压器空间电荷在试验中的释放过程.     

复合绝缘非线性电场的有限元迭代计算

直流稳态和极性反转是换流变压器阀侧套管出线装置复合绝缘的典型运行状态,且绝缘介质具有较强的场变、温变非线性,因此温度梯度下,其电性能参数的改变将影响复合绝缘的直流稳态和极性反转电场。该文将有限元法用于定量分析电场、温度两个非线性因素对电场分布的影响。通过试验确定单一绝缘介质电导率与场强、温度的非线性函数关系。提出计及场强、温度非线性的有限元迭代算法,并通过存在解析解的同轴绝缘结构验证该算法的准确性。建立了-400 kV换流变压器出线装置复合绝缘结构全模型,分析了场强、温度对其直流稳态场、极性反转瞬态场的影响规律。结果表明,线性与非线性条件下得到的电场分布规律存在一定差异,且场变非线性对局部高场强区域有一定的抑制作用,而温变非线性可使高温区场强降低,低温区场强升高。在极性反转过程中,温变非线性可使复合绝缘出现畸变较严重的局部高场强区。该文提出的非线性电场有限元迭代算法及电场模拟结果可为换流变压器出线装置的设计提供参考。     

换流变压器阀侧绕组端部三维电场分析

本文中通过建模及网格划分,对一台±500kV换流变压器阀侧绕组端部进行了三维直流电场、交流电场及极性反转电场的分析与计算,并与传统的二维计算方法进行了对比.     

换流变压器极性反转非线性电场分析

换流变压器绝缘材料电导率受电场强度、温度和压力等因素影响,即呈现非线性特性。为了考查非线性对换流变压器极性反转电场分布的影响,针对电导率对电场强度的非线性,对绝缘纸板和油的电导率非线性特性进行了数值拟合,并用于分析1台±500kV换流变压器的非线性极性反转电场。线性和非线性媒质条件下的计算结果表明,考虑1min极性反转的过程时,线性媒质中反转完成时刻的油中最大电场强度值同瞬间完成极性反转的数值结果几乎相同,而非线性条件下反转完成时刻的油中最大电场强度值要比瞬间完成极性反转的数值结果小50%。针对这一现象,进一步对非线性条件下空间电荷加速重新分布的过程进行了分析。     

换流变压器极性反转三维瞬态电场计算

换流变压器是高压直流输电系统中的重要设备之一,运行过程中不仅要承受交流电压、直流电压和交直流电压叠加,还要承受极性反转电压的作用。为了考量换流变压器油纸等绝缘媒质的绝缘特性,首先,建立了瞬态电场的理论计算模型;其次,利用Ansys软件建立了换流变压器的三维瞬态电场计算模型;然后,考察了换流变压器油纸等绝缘结构在极性反转电压下的瞬态电场变化特性;最后,仿真分析了极性反转试验电压类型的不同对瞬态电场的影响。结果表明:油纸等绝缘结构在第一次极性反转过程中承受的瞬态电场值最大,且极性反转试验电压类型的不同对油纸等绝缘结构所承受的瞬态电场影响很大,为准确的进行换流变压器绝缘结构设计提供参考。     

特高压换流变压器电磁场特性的数值应用研究

利用有限元方法, 对高压直流换流变压器建立电磁场计算模型, 分别对换流变压器设计中的交流、直流和极性反转时的电场, 含有高次谐波影响的绕组非正弦瞬态漏磁场等问题进行数值应用研究, 得到交、直流电场和瞬态漏磁场等的分布规律, 经过不同方法或产品实测结果的比较, 相互检验了计算结果的正确性, 为特高压直流换流变压器的设计提供了有价值的数据应用结论。     

换流变压器出线装置非线性电场模拟及其绝缘结构优化

直流稳态和极性反转是换流变压器出线装置两种典型的运行状态,且环氧浸纸、变压器油、油浸纸板等介质的电性能参数具有较强的场变、温变非线性。温度梯度条件下,其电性能参数的改变将影响复合绝缘的直流稳态和极性反转电场。基于此,为较准确模拟复合绝缘结构在考虑温度分布条件下的直流稳态场和极性反转瞬态场,建立了换流变出线装置复合绝缘结构全模型,应用RBF神经网络与NSGA-II混合算法对换流变出线装置进行了结构优化,对优化后的出线装置在工频电压、极性反转电压下进行了电场校核计算。结果表明温度梯度条件下较等温条件下的场强过冲现象更加显著,套管尾部、直型屏障的场强过冲系数分别达到65%、45%。以上研究成果可为换流变压器出线结构的设计提供参考。     

特高压直流输电系统晶闸管换流阀和换流变压器设计审核及验证(英文)

中国目前正在建设两个打破世界纪录的特高压直流输电工程,一是±800kV5000MW云南—广东直流输电工程,二是±800kV6400MW向家坝—上海直流输电工程。KEMA作为独立监理参与了这两项工程。文章叙述了为这两项直流输电工程所做的±800kVUHVDC晶闸管换流阀和换流变压器设计审核和验证遇到的一些技术问题。从设计审核和验证中发现,UHVDC换流变压器由于其模块设计而比晶闸管换流阀更具挑战性。KEMA对晶闸管换流阀和换流变压器的试验方法提出了一系列建议。     

混合电场作用下换流变压器阀侧绕组电场分析

为了计算换流变压器阀侧绕组端部电场分布,建立了油纸复合绝缘结构的电路模型。并在分析阀侧绕组励磁电压类型的基础上,利用有限元分析法计算了在交流、直流、交直流叠加和极性反转电压作用下的电场分布,总结了电场分布规律。结果表明,换流变压器阀侧绕组电场分布既有其规律性又有其复杂性,在直流电场作用下的阻性电场分布将导致纸板中的电场集中;而交流电场作用下的容性电场分布将导致变压器油中的电场集中;在极性反转过程中由于空间电荷的存在,油中承担了较高的电压。该分析结果可为换流变压器阀侧绕组端部的绝缘设计提供依据。     

±1100kV直流输电工程换流变压器阀侧套管的设计

换流变压器阀侧套管作为换流变压器的关键组成部分,长期以来依靠进口,对其进行设计具有重要意义。为此,基于GB/T 22674—2008《直流系统用套管》及国家电网公司2011年5月份颁布的《±1 100千伏特高压直流输电工程设备研制技术规范-换流变压器册》技术规范,对准东-重庆±1 100kV特高压直流输电工程换流变压器阀侧套管结构型式、外绝缘、性能及关键技术进行了研究。结果表明:换流变压器阀侧套管结构比较复杂,采用充SF6式型式比较好;绝缘水平比换流变压器绕组绝缘水平要提高不等系数,其中雷电冲击耐受和操作冲击耐受提高1.05倍,直流耐受、极性反转和工频耐受试验水平提高1.15倍。根据研究结果给出了准东换流站换流变压器阀侧套管的技术参数,对±1 100kV特高压直流输电工程换流变压器阀侧套管的研制具有重要指导作用。     

Bushings Design of Converter Transformer＇s Valve Side of UHVDC Transmission Project

换流变压器阀侧套管作为换流变压器的关键组成部分,长期以来依靠进口,对其进行设计具有重要意义。为此,基于GB/T 22674—2008《直流系统用套管》及国家电网公司2011年5月份颁布的《±1 100千伏特高压直流输电工程设备研制技术规范-换流变压器册》技术规范,对准东-重庆±1 100kV特高压直流输电工程换流变压器阀侧套管结构型式、外绝缘、性能及关键技术进行了研究。结果表明：换流变压器阀侧套管结构比较复杂,采用充SF6式型式比较好;绝缘水平比换流变压器绕组绝缘水平要提高不等系数,其中雷电冲击耐受和操作冲击耐受提高1.05倍,直流耐受、极性反转和工频耐受试验水平提高1.15倍。根据研究结果给出了准东换流站换流变压器阀侧套管的技术参数,对±1 100kV特高压直流输电工程换流变压器阀侧套管的研制具有重要指导作用。     

±500kV换流站直流场和换流变压器区域测点配置分析

针对目前换流站直流场和换流变压器区域测点配置方案多样化的情况,从对直流保护功能和系统试验的影响等方面,对换流站直流开关场、直流滤波器和换流变压器的多种区域测点配置方案进行分析和比较,提出±500 kV换流站直流场和换流变压器区域测点配置推荐方案.     

±660kV换流变压器现场局放及感应耐压试验装置的研制

宁东-山东直流输电示范工程是世界上首次商业化建设运行的±660 kV直流输电工程,换流站主要设备是换流变压器,国内尚无±660 kV换流变压器现场试验装备和经验.±660 kV换流变压器的结构特点,决定了其特殊性,主要是阀侧电压高、套管长,相对于±800/500 kV换流变压器现场试验难度更高,要求试验设备具有较高的试验电压和技术参数.通过对各个电压等级的换流变压器进行分析和计算论证,确定了可满足±660 kV换流变压器试验需要的现场试验装置的结构参数,并使用该装置采用阀侧绕组不对称加压和不对称无功补偿技术,完成现场局部放电及感应耐压试验.结果表明:装置结构先进,性能优良,现场组合灵活,能满足±660 kV换流变压器现场局部放电及感应耐压试验需要.     

混合电场作用下换流变压器阀侧绕组电场分析

为了计算换流变压器阀侧绕组端部电场分布,建立了油纸复合绝缘结构的电路模型.在分析阀侧绕组励磁电压类型的基础上,利用有限元分析法计算了在交流、直流、交直流叠加和极性反转电压作用下的电场分布,并总结电场分布规律.结果表明,换流变压器阀侧绕组电场分布既有其规律性又有其复杂性,在直流电场作用下的阻性电场分布将导致纸板中的电场集中;而交流电场作用下的容性电场分布将导致变压器油中的电场集中;在极性反转过程中由于空间电荷的存在,油中承担了较高的电压.该分析结果可为换流变压器阀侧绕组端部的绝缘设计提供依据.     

±800 kV直流输电工程用换流变压器的研发

介绍了±800kV直流输电工程中最高端换流变压器模型的研发情况,从研究模型的参数,电场分析、主纵绝缘结构确定、绕组散热特性研究、直流偏磁的控制与影响、漏磁场的分布、动热稳定与可靠性、防止油流带电等方面做了详尽介绍,为开发设计出±800kV换流变压器产品打下了技术基础。     

特高压直流工程首台400kV低端换流变压器研制成功

2009年5月8日,向家坝-上海±800kV特高压直流输电示范工程国内生产的首台400kV低端换流变压器成功通过全部型式试验。特高压直流换流变压器的设计、制造和试验技术代表了当今世界输变电技术的最高水平,其研制难度较大。     

极性反转条件下的油纸沿面绝缘界面电荷特性

高压直流输电系统出现潮流反转或电压陡变情况,换流变压器的油纸绝缘会承受极性反转电压,往往容易造成绝缘失效。为研究此过程中油纸绝缘界面电荷特性,利用静电容探头法测量了极性反转过程和电压陡变条件下油纸沿面绝缘结构界面电荷密度的变化。发现了油纸界面电荷能加强外施电压极性反转时刻的瞬态电场,加强程度与积聚的界面电荷密度成正比;油纸沿面绝缘结构和平行绝缘结构的界面电荷积聚时间差异显著,极性反转过程中会强化电场分布的不均匀程度;建议采用CIGRE推荐电压陡变波形(反转时间2 ms)作为对换流变压器出厂试验的考核。这些结论对改善换流变压器的绝缘设计和提高其运行维护可靠性有重要意义。     

云广±800kV直流输电工程换流变压器现场安装关键技术

基于云广±800kV直流输电工程穗东换流站高端换流变压器现场安装试验,包括阀侧升高座出线装置安装、阀侧套管安装、散热器安装和换流变压器油处理等,对±800kV直流换流变压器现场安装环境条件、安装的关键技术及其与常规换流变压器安装的差异等进行了探讨。