高压换流变压器开式及闭式阀侧引线的设计

介绍了开式及闭式阀侧引线的发展情况及国产化设计、制造、电场计算和对比分析等内容。目前,闭式、开式阀侧引线已经在多台换流变压器上成功使用,各项指标的实测值均满足协议要求,这标志着两种类型阀侧引线的设计取得了圆满成功。     

复杂电场作用下换流变压器套管绝缘特性分析

换流变压器套管是高压直流输电系统的关键设备之一,在运行中需要承受各种类型的电压作用。为综合考量换流变压器阀侧出线套管的绝缘特性,笔者建立某干式直流套管数值分析模型,利用有限元计算方法计算套管在不同类型试验电压作用下的电场分布,分析套管绝缘性能。结果表明:换流变压器套管在交流电压下电场呈容性分布,且在环氧树脂主绝缘内较为集中;在直流电压作用下电场呈阻性分布,且在SF6气体内较为集中;直流电场下介质中积累的电荷造成极性反转时套管内电场突变,环氧树脂和硅橡胶中的电场在反转后瞬间均出现峰值;伞群中部硅橡胶中的峰值场强达到了直流稳态值的22.32倍,会对套管绝缘造成极大威胁。     

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。     

换流变压器极性反转电场的计算与分析

对换流变压器极性反转电场进行了计算与分析。     

换流变压器阀侧绕组极性反转试验端部电场的计算与分析

计算了换流变压器阀侧绕组在极性反转试验电压下端部电场的分布情况,并对计算结果进行了分析.     

换流变压器阀侧绕组端部电场的特性分析

由于直流分量的作用,换流变压器阀侧绕组端部电场特性与电力变压器有很大差别。本文首先分析了该电场的励磁电压类别;然后介绍了油纸复合绝缘的材料特性;最后通过算例总结了各种励磁电压作用下,油纸复合绝缘中的电场分布特点。     

换流变压器阀侧绝缘电场特性研究

采用Matlab软件仿真分析换流变压器阀侧绕组端部电场的励磁电压类别后建立了电容系数和电导率复合介质电场的数学模型,并对其复合绝缘结构建模,用有限元分析法分析计算各种励磁电压作用下的电场分布,得出了换流变压器阀侧绕组端部电场的复杂特性,为换流变压器阀侧绕组端部的安全绝缘设计提供了科学依据。     

±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。     

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。     

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.     

极性反转时换流压器绝缘电场特性研究

本文基于界面空间电荷的观点，分析了极性反转时换流变压器绝缘电场的过渡过程和分布特征，并通过算例说明了多介质绝缘中极性反转电场的特殊性。     

高压直流换流变压器阀侧非线性电场的求解

为研究换流变压器阀侧绕组端部的高度非线性直流电场,经理论分析建立了非线性电场的有限元计算模型。针对绝缘材料的非线性特征应用所建模型通过迭代求解,获得了工程关心部位的电场强度分布。计算一种典型的换流变压器绕组端部绝缘中直流电场分布的结果表明,绝缘纸板、变压器油中的最高场强值均变小,尤其是绝缘纸板中最大单元场强明显降低,这个变化趋势对绝缘结构设计非常有益。     

换流变压器阀侧套管出线装置绝缘分析

换流变压器绝缘最关键的部位是由套管及纸板围屏系统组成的阀侧出线装置。为此,在分析直流电场特点的基础上,回顾了换流变压器出线装置绝缘技术的发展历程,指出以前广泛采用的油端带瓷套的套管出线装置在结构上存在缺点,因而在工厂试验和运行中频发故障。现今的绝缘结构可大致分为两类:一类是环氧树脂浸纸(干式)套管配合绝缘覆盖均压电极和多层异型围屏系统;另一类是无瓷套油浸纸套管配合无绝缘覆盖均压电极和多层直筒围屏。为进一步发展高压、特高压换流变压器出线装置绝缘技术,未来发展的方向是优化绝缘结构和降低绝缘不确定性。建议融合两种结构优点,开发新的出线装置绝缘结构。为减小绝缘不确定性,还应对出线装置各绝缘件材料的特性参数及其工艺控制方法,以及对电场计算和试验要求等问题进行深入研究。     

云广±800kV直流工程换流变压器阀侧套管出线装置的安装经验

云广±800kV直流工程穗东换流站的Y形高端换流变压器采用独特的阀侧线圈间接出线技术,阀侧套管出线装置的安装是该换流变压器安装难点。介绍了实际安装的关键工艺,包括对安装环境的要求,水平托架的使用,以及出线装置与本体油箱间对接的方法。该安装工艺基于厂家的安装方案并依实际情况有所创新,可供借鉴。     

换流变压器阀侧套管故障分析

换流变压器阀侧套管是换流变压器在质量上的一个薄弱环节。根据换流变压器阀侧套管的结构,对若干阀侧套管故障实例进行了分析,发现主要的原因是套管制造工艺的缺陷所致。建议对目前的交接规程和运行维护规程进行必要的修订,如增加SF6气体泄漏成像仪检测、进行SF6密度继电器校验以及SF6气体微水和纯度的在线监测等。     

400kV换流变压器阀侧套管内绝缘计算

本文对400k V换流变压器阀侧套管内绝缘设计进行了研究,对电容芯子用油浸纸绝缘材料进行了介电常数和直流电导率测量,依据试验得到的参数在各种工况下对套管进行了电场仿真计算。     

换流变压器中的两个直流分量

介绍了换流压器中直流电源，直流电压两个直流分量的产生原因及其对换流变压器的影响。     

换流变压器阀侧绕组故障分析

该文以柔性直流系统的三相两电平电压源换流器伪双极结构为例,分析了换流变压器阀侧绕组故障的特征。根据换流阀具备的8种导通情况,将其工作状态分为环路状态、电网充电状态和充电环路复合状态。在此基础上,依据不同故障发生时刻换流变阀侧的不同工作状态,对阀侧绕组发生不同类型短路的故障特征进行了归类分析,并据故障电流通路所对应的等效电路列写回路电流方程,从而寻找电气量特征。利用PSCAD/EMTDC仿真验证了故障特性,为分析换流变保护动作性能和新原理研究提供了依据。     

高压直流换流变压器油纸绝缘线性与非线性电场分析

换流变压器油纸绝缘材料的电导率受电场强度与温度的影响呈非线性变化。为研究材料非线性对换流变压器极性反转电场分布的影响,对油纸绝缘电导率的非线性变化规律进行了数值拟合,利用RC等效电路进行了计算与分析,并运用Elec Net有限元软件对一台±400 k V换流变压器网侧和阀侧绕组端部电场进行了仿真。计算与仿真结果表明非线性材料极性反转完成时油中最大电场强度为线性材料的78%,但稳态时油中电场强度是线性情况下的36倍。电导率的电场强度非线性会均化由温度梯度带来的电场梯度。最后根据计算与仿真结果提出绝缘的改进方向。     

超高压直流换流变压器阀侧引出线电场的数值分析

建立了阀侧绕组引出线和阀侧套管引出线交直流电场计算模型,对绝缘设计中的交流电场、直流电场和直流极性反转电场进行了数值计算与分析,并得到了交直流电场的分布规律。