±800kV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...     

柔性直流输电换流阀阀塔电场分布与结构设计研究

为研究高压柔性直流输电换流阀阀塔不同结构设计时表面电场分布情况,采用有限元ANSYS对换流阀阀塔静电场进行仿真计算。首先分析了顶部均压环在不同管径下的电场分布情况,各管径下顶部均压环电场分布近似,顶部均压环拐角内侧可不添加小型均压环。然后研究了板状屏蔽罩与管状屏蔽罩的电场分布,两种屏蔽系统下对阀塔均有良好的屏蔽能力,板状屏蔽系统略好于管状屏蔽系统。最后分析了阀塔底部法兰电场分布,该分布主要集中在其相连接斜拉绝缘子鼓包处。该研究为后续高压柔性直流输电换流阀阀塔设计提供了准确的设计思路及详细的参考方向。     

高压直流输电光触发换流阀塔均压电极除垢技术和工艺研究

由于晶闸管铝制散热器的电化学腐蚀,光触发换流阀塔均压电极在电场的作用下容易形成垢质。结合宝鸡换流站均压电极除垢检修经验,介绍了光触发换流阀塔均压电极除垢工艺及流程,总结了电极除垢过程中的关键环节。     

高压直流输电工程换流阀均压电极断裂机理研究

均压电极是高压直流输电工程换流阀内冷水系统的重要部件，起到钳制电势和减小泄漏电流的关键作用，但是在运行过程中，均压电极发生腐蚀或者断裂，将导致换流阀阀塔上与内冷水管道接触的金属器件发生腐蚀，内冷水系统发生渗漏、堵塞等，从而使得换流站因设备过热、水管漏水等问题造成的停运事件屡有发生，严重影响直流工程的安全稳定运行。因此，研究均压电极断裂相关机理和原因能够有效减小内冷水系统事故。文中通过分析均压电极在水管内的受力情况，结合铂金材料的特性，首次从剪切强度的角度开展了均压电极断裂分析。文中从材料成分、力学性能、微观结构等角度对均压电极开展了研究，分析了均压电极断裂机理，确定了均压电极断裂原因。文中的分析方法及结论，对高压直流输电工程换流阀均压电极的生产制造、材料选型、运维检修等具有重要参考意义。     

525 kV/3000 MW柔性直流输电IGCT-MMC换流阀研制

基于IGCT的柔性直流输电模块化多电平换流阀(MMC)具有低成本、低损耗、高可靠等潜在优势,在未来陆上大规模新能源送出以及深远海风电并网等应用中具有广阔的前景。在对比集成门极换流晶闸管(IGCT)和绝缘栅型双极晶体管(IGBT)两类功率器件技术性能基础上,介绍了±525 kV/3000 MW柔性直流输电IGCT-MMC换流阀的产品设计。依据IEC 62501标准,完成了IGCT-MMC换流阀产品的第三方见证试验。试验结果表明,所研制的IGCT-MMC换流阀产品技术性能符合设计要求。     

柔性高压直流输电系统换流阀塔交流电场仿真计算

为提高柔性高压直流换流阀塔绝缘设计的可靠性,采用Solid Works软件建立了换流阀塔3维模型,并基于ANSYS软件对阀塔金具表面电场强度进行了仿真计算。基于电流场对阀塔内水路进行分析,将计算得到的水路表面电位作为静电场区域的第1类边界条件,进而对全场域进行求解,从而解决电流场和静电场的耦合问题。分别计算了有、无水路时的阀塔电场分布。结果表明,在进行阀塔交流耐压试验时,水路对阀塔电场分布的影响较大;与无水路模型相比,有水路时阀塔表面的最大电场强度以及其出现位置均发生了变化。因此在进行电场仿真计算时,需要考虑水路的影响。     

±500 kV柔性直流换流阀冷却系统方案设计

张北柔性直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流工程.以张北柔性直流±500 kV延庆换流站为研究对象,详细论述了±500 kV柔性直流换流阀冷却系统的工艺流程、主要技术参数和设备特点,介绍了阀冷控制保护系统的结构、与站控接口特性及控制策略等,形成了±500 kV柔性直流换流阀冷却系统的整体方案,对...     

柔性直流换流阀组件宽频模型研究

换流阀作为柔性直流输电工程的核心,是实现交、直流转换以及功率控制的基础,在运行过程中可能受到来自内部和外部的各种高频干扰的影响,建立换流阀宽频电路模型是对这种影响进行深入研究的前提条件。为此,对换流阀内子模块元件进行宽频参数测量(频率范围为100kHz~30MHz),建立了高频干扰作用下换流阀子模块的宽频等效电路模型。该模型能直接应用于计算机仿真软件,计算结果同测量结果相吻合,证明了该模型的有效性。     

基于MMC的柔性直流输电换流阀型式试验方案

为了保证柔性直流输电工程的可靠运行,在投入运行之前必须通过一系列试验来考察换流阀的安全可靠性,这就需要制定一套科学全面的型式试验方案来验证考核换流阀设计的正确性.针对模块化多电平换流阀(modular multilevelconverrter,MMC)的结构和工作原理,参考相关标准,以南澳多端柔性直流输电工程为例,研究提出了详细的MMC的型式试验方案,该方案能够较全面地验证基于MMC拓扑结构的换流阀及其相关电路设计的正确性.     

±800kV换流阀研制

根据向加坝-上海±800 kV/4 kA特高压直流(UHVDC)输电工程(以下简称向上工程)建设要求,进行了特高压换流阀的开发研究,建立了换流阀电气结构设计和仿真平台。通过有限元分析优化设计,建立了电气计算设计平台,优化了换流阀主回路设计,对UHVDC输电用换流阀试验技术进行研究。     

±800kV特高压直流受端分层接入方式下低端阀厅金具结构设计

特高压直流输电系统受端采用分层接入方式是我国未来电网亟待研究的课题,该方式下换流站阀厅内部金具表面电场计算及结构优化对换流站的整体设计具有重要的指导意义。为此建立±800k V特高压直流输电系统分层接入方式下的仿真模型,得出受端低端阀厅典型金具的电位分布;校核计算传统±800k V阀厅金具在分层接入电压激励下的表面电场分布,并以此为基础,提出一种适用于分层接入方式的±800k V阀厅金具设计方案,即电场分布较严酷的D侧B相避雷器均压环内侧倒角半径根据其最大场强值随倒角半径变化曲线增大至合适的数值,400k V出线均压环管径增大至90mm,其他部分保持不变。计算结果可为采用分层接入方式的特高压直流工程设计和建设提供数据支撑。     

基于有限元法的换流阀水路系统电场分析

在高压直流输电工程中,换流站阀塔内冷水系统会出现漏水故障,严重影响特高压直流输电的稳定性。针对该类漏水故障问题,从阀塔内冷水回路场强因素考虑,采用有限元仿真和实验的方法,搭建了仿真所需的阀塔内冷水回路三维模型和水路局部模型,根据阀塔运行条件对内冷水系统作了电场仿真分析,同时设计了验证实验进行探究。仿真结果表明,内冷水系统回路的冷却水管表面场强部分大于空气击穿场强,等电位线会影响冷却水管周围电场。实验证实在一定条件下等电位线与冷却水管间会有明显放电现象,研究内容为阀塔漏水事故原因分析提供了参考依据。     

复合绝缘子界面缺陷对电场分布特性影响的仿真研究

复合绝缘子的芯棒与护套粘接界面常常出现缺陷,畸变周围电场,影响绝缘子的电气和机械性能。为了研究不同缺陷形态下的绝缘子电场特性,文中以110 kV复合绝缘子为考察对象,应用有限元分析软件COMSOL搭建了绝缘子三维模型,对电场分布进行了仿真计算,研究了界面出现气隙、水汽等缺陷对局部电场及绝缘子整体轴向电场分布特性的影响。结果表明:气隙处电场强度相比正常情况下显著增大,场强最大值与气隙跨度、厚度正相关,与气隙长度负相关,并基于气隙等效弧柱体模型给出了理论分析,修正了等效圆柱模型的不足;水分渗入能降低气隙场强,但同时严重畸变绝缘子轴向电场;护套受潮增重会使场强线性增加,超过一定程度会引发电晕放电,导致沿面闪络等事故。     

±500 kV多端柔性直流输电系统监视功能设计

柔性直流输电系统在交直流系统互联、大规模风光并网等方面具有较强的技术优势,随着高压大容量多端柔性直流输电系统的逐步应用和推广,现有调度主站的监控功能已不能满足其发展需求。文中详细分析了华北±500 k V/3000 MW四端环形柔性直流电网的拓扑结构和关键设备特性,面向半桥型模块化多电平换流器+直流断路器的组网方式,以换流站无人职守为目标,提出了基于主站调度控制系统的监视功能框架,给出了电网建模、信息采集、拓扑分析及智能告警等主要监视模块的功能方案,以支撑对高压大容量柔性直流电网的监视,为后期工程实施提供借鉴。     

110 kV劣化瓷质悬式绝缘子空间电场研究

输电线路运行的绝缘子发生劣化时,其周围空间电场相对正常状态会发生局部畸变,因此比较和分析绝缘子劣化前后的电场分布特性,可以识别出劣化绝缘子。文章通过有限元仿真软件建立110 k V瓷质悬式绝缘子的1:1有限元电场仿真模型,得到绝缘子串性能良好时的电场分布参考曲线;通过改变绝缘子串劣化位置和程度,获得劣化状态下绝缘子串的空间电场分布变化曲线。仿真结果表明:绝缘子串劣化区域的轴向电场强度显著降低,其中零值绝缘子比低值绝缘子的下降程度更为突出;另外随着测量距离的增大,劣化绝缘子造成的电场畸变逐渐减弱。在高压实验大厅搭建绝缘子空间电场实验平台,用光学电场传感器测量了绝缘子串在不同情况下的轴向电场并通过"直线归一法"对测量数据进行了处理,试验结果表明:劣化绝缘子附近的轴向电场显著减小,与仿真结果一致。因此,测量空间电场可以实现劣化绝缘子的带电检测。     

110kV及以上变电设备带电作业电场分布计算与仿真

通过对不同电压等级、不同设备等电位带电作业时电场分布的计算,得出人体与周围设备的电场分布图。给出不同工况下人体周围的最大场强和最大畸变率,以及人体进入高电位过程中的人体电位分布,指出带电作业人员作出典型动作时,人体突出部位电场强度较大、易发生畸变。     

一种±800kV直流换流阀技术改进方案及验证

哈密—郑州±800 kV直流输电工程哈密南换流站极Ⅱ低端换流阀技术改进工程是国内首次对国外品牌换流阀进行技术改进的工程。首先对原国外品牌换流阀的技术缺陷及相应技术改进方案进行了介绍。然后对工程现场分系统调试、站系统调试和系统调试等方案的设计和主要创新点进行梳理。最后对工程现场调式情况进行了介绍,结果显示,改进后的换流阀直流均压电阻运行温度显著降低,晶闸管状态检测机制更加完善。试验中未出现保护误动作或故障跳闸等错误,未出现换相失败等异常问题,改进后的换流阀性能参数满足工程设计要求。     

支柱绝缘子表面电场分布特性研究

为研究支柱绝缘子表面电场分布特性,经理论分析建立其有限元计算模型,获得了工程设计中所关心部位的电场强度分布。计算了3种典型支柱绝缘子理想情况下表面电场强度分布,并与增爬裙计算结果进行比较分析,结果表明,绝缘子两端电场强度较大,中间部位较低;增爬裙对其电场强度分布的改善没有明显的作用,电力线走向发生一定改变。     

800 kV MOA电位分布数值分析和测量

针对800 kV氧化锌避雷器(MOA)的电位分布,笔者从数值仿真和试验两个方面进行分析。首先,采用有限元法及ANSYS分析了无并联电容时800 kV MOA的电位分布,得到了所有氧化锌组件(MOR)的电压偏差和每单元内MOR所占电压的百分比,并同时求出各法兰之间的部分电容和对地电容。并联电容后将MOA的"静电场"问题转化为"电路"问题,用节点电压法求出并联电容后的电位分布和MOR的电压偏差。接下来,采用自行研制的光纤测量系统对800 kV MOA的电位分布进行了实测,得出了流过MOR的电流分布曲线,从而求得实测电位分布曲线。二者的结果表明,测量结果能较准确的反映MOA的电位分布趋势,而计算方法则能准确的得出各MOR的电压偏差。二者在反映电位分布趋势上取得了一致性。