特高压GIS出线套管用空心复合绝缘子运行性能分析

研究特高压GIS空心复合绝缘子运行特性,可为我国特高压工程同类产品的结构设计、产品制造和运行检修提供参考。本文通过对荆门特高压变电站HGIS组合电器出线套管用空心复合绝缘子进行连续3年监测,并对运行3年后更换的一只1 000 k V空心复合绝缘子进行了拆解及试验研究,对比分析了特高压空心复合绝缘子在运行前后其绝缘结构、机械结构、密封结构的性能变化。结果表明,特高压空心复合绝缘子总体运行良好。运行绝缘子的机械性能、界面性能、密封性能、材料性能等各项技术指标仍满足现行标准要求。与初始设计相比,除伞套材料硬度外,其他性能指标未见明显变化。后续工程制造和使用时应重点优化硅橡胶材料配方,关注材料硬度变化。     

西安电瓷研究所自主开发研制的“1100kV GIS出线套管用复合绝缘子”等5种新产品通过国家级鉴定

受中国机械工业联合会委托，陕西省机械行业管理办公室和陕西省电力公司于2007年6月2-3日联合主持了会议，组织有关专家在西安对西安电瓷研究所自主开发研制的“1100kV GIS出线套管用复合绝缘子”、“800kV GIS出线套管用复合绝缘子”、“550kV GIS出线套管用复合绝缘子”、“±800kV系列直流棒形悬式复合绝缘子”、“±800kV直流棒形支柱瓷芯复合绝缘子”5种新产品进行了国家级技术鉴定。     

1000 kV交流特高压支柱瓷绝缘子制造技术

根据晋东南-荆门1 000 kV特高压交流试验示范工程对支柱瓷绝缘子机械、电气、耐地震等性能的要求,首次采用污耐压法对其进行了污秽外绝缘设计、耐地震计算分析和耐地震性能评价、成功地研制了结构高度10m、额定弯曲破坏负荷16kN、扭转破坏负荷10 kN.m、爬电距离30 250 mm的1 000 kV特高压工程用支柱瓷绝缘子。该支柱绝缘子由五个单元件组成,具有优良的机械强度特性、污耐压特性和耐地震能力,可运行于c级污秽等级。试验验证和运行经验皆表明研制的支柱瓷绝缘子的电气、机械特性等满足晋东南-荆门1 000 kV特高压交流试验示范工程的要求。     

800kV高压开关设备用无机粘接空心瓷绝缘子研制

800 kV无机粘接高压开关用瓷绝缘子是800 kV断路器和GIS出线套管的关键部件。根据800 kV断路器和GIS出线套管的技术要求,介绍了800 kV无机粘接开关用瓷绝缘子的设计、制造及试验等研制情况。针对毛坯挤制、修坯、干燥、烧成及粘接中的技术关键,提出了气氛控制、接口控制、研磨芯杆等工艺方案和措施。试验结果表明,产品通过了所要求的试验。     

特高压GIS复合套管地震模拟振动台试验研究

为了研究特高压GIS复合套管在地震作用下的振动响应以及顶部转动特征,利用地震模拟振动台对1 100 kV某特高压GIS复合材料套管进行人工波加载试验,通过对不同高度测点布置传感器得到不同输入加速度峰值下,结构的位移、应变以及加速度响应.研究结果表明:在人工波激励下,复合材料套管支撑装置加速度放大效应会加剧套管自身的动力响应;复合材料套管的顶部均压环存在转动现象,且在一个典型峰值地震波作用下,转动效应可以分为4个阶段:近似直线运动,中心线倾斜转动,稳定椭圆周运动,小幅圆周运动.此外,特高压套管设备顶部均压环转动所引起的电磁场变化趋势需要给予足够的关注.     

换流变压器网侧550kV环氧树脂浸纸套管绝缘结构设计与校核

针对在运换流变压器网侧套管的难点，研制换流变压器网侧550 kV环氧树脂浸纸套管。首先结合IEC 60137相关要求明确环氧树脂浸纸套管电气参数，提出绝缘厚度增加15%、油侧长度增加200 mm的涉及方案；然后分别用等裕度、等电容、等厚度3种方法进行电容芯体结构计算；最后对研制套管进行绝缘配合校核计算。结果表明：通过优化极板布置，简化了界面结构，使运行电压下套管油侧径向E_max从4.0 kV/mm降至3.2 kV/mm,轴向E_max由0.51 kV/mm降至0.35 kV/mm,从根本上解决了油侧轴向爬电问题；其电容芯体绝缘可以承受870 kV工频电压及1 800 kV的雷电冲击电压；安装环氧树脂胶浸纸绝缘套管后，换流变压器网侧出线装置可以承受680 kV工频电压及1 550 kV雷电冲击电压。     

基于有限元分析的特高压直流穿墙套管结构优化设计

特高压直流穿墙套管是直流特高压工程中的关键设备之一,为支撑我国特高压直流输电工程建设,平高集团有限公司开展了±800 kV直流穿墙套管的研制工作.针对支撑绝缘子结构直流穿墙套管的支撑绝缘子可能吸附滑动触头摩擦产生的金属碎屑,从而造成闪络的隐患,笔者提出了一体式载流结构的无支撑绝缘子特高压直流穿墙套管.应用有限元软件建立...     

特高压空心复合绝缘子机械强度有限元计算分析

以荆门特高压变电站使用的1 000 kV空心复合绝缘子为计算模型,采用有限元计算方法,从法兰壁厚和加强筋分布形式、胶装比对机械强度的影响、密封结构的长期稳定性等3个方面开展了仿真计算,并对绝缘子的机械强度裕度进行计算分析。结果表明,现有特高压空心复合绝缘子的弯曲强度裕度较高,整体安全系数为3.35。但密封结构处胶粘剂与法兰粘接面安全系数最小,在极端异常条件下,可能引发产品密封结构破坏。设计时应重点考虑密封结构的稳定性,并安装SF6密度监测仪器。     

特高压避雷器的探讨

介绍了国外特高压避雷器的发展和运行情况,对前苏联、瑞典、德国及日本等国家研究和开发特高压避雷器的主要技术参数、结构及性能进行了分析。阐述了中国避雷器发展的状况,分析了中国已经研制的750kV系统用避雷器技术性能,提出了准备开发的1000kV避雷器的技术参数和建议。为了降低系统的绝缘水平,应开发1000kV的敞开式电站保护用避雷器、GIS电站保护用避雷器及线路保护用避雷器。避雷器的额定电压为828kV,雷电冲击保护水平为1620kV。并指出中国在现有的基础上能够开发出1000kV避雷器。     

极性反转试验中,±800kV换流变压器套管尾部的电场分布研究

±800 kV换流变压器出线套管,是一个结构复杂的绝缘系统。在试验与运行中,套管要承受不同形式电压的作用。特别在直流极性反转的情况下,套管尾部结构复杂,电场十分集中,易发生油中闪络或击穿放电,严重威胁特高压换流变压器的安全运行。应用有限元法,仿真计算了±800 kV换流变压器出线套管尾部的电场分布,计算结果表明:在极性反转试验中,套管尾部电场分布不均匀,且不同时刻、套管尾部电场分布及各关键位置的场强变化呈现线性特性。进一步分析得知:在套管设计中,不仅要考虑正负极性反转试验电压下的稳态电场分布,还应重视极性反转过程中暂态电场与界面空间电荷效应,以便留有足够的裕度,避免在极性反转试验时套管损坏。     

220kV变电站风帆式联合出线构架受力计算分析

为节约变电站占地,针对220kV户外GIS变电站的220kV出线构架形式进行研究分析,利用GIS设备布置灵活的特点,将A、B、C三相出线垂直布置,出线梁三层布置,构架断面型式呈风帆型,利用STAAD软件建出梁柱整体结构模型,并考虑不同风向条件下的导线荷载及风荷载,然后对其进行结构分析和构件设计,从结构的变形、应力、挠度等方面进行详细计算,优化结构构件截面的选择,以节约用钢量。     

基于三维电-磁-热流耦合方法的±800 kV穿墙套管插接结构过热性故障分析

特高压直流套管是特高压直流输电的关键设备之一,但在实际运行中多次发生换流站穿墙套管载流连接过热故障,经分析主要是由插接结构接触缺陷、异常发热导致的.本研究针对某载流过热故障的±800 kV SF6气体绝缘穿墙套管,建立了套管及触指结构精细化模型,考虑热传导、热对流、热辐射等条件,通过三维电磁热流耦合方法对特高压穿墙套管...     

特高压交流油纸电容式套管的研究

介绍了特高压交流试验基地1000kV主变压器高压引线端用油纸电容式变压器套管的技术参数、主要尺寸、结构特点、油中电场计算、研究的关键技术及型式试验项目。套管的额定电压为1100kV,额定电流为2000A。上瓷套的最大伞径为880mm,绝缘高度为7610mm,由七节湿法成形瓷套组成,采用整体加热与局部加热粘接相结合的方法将瓷套粘接成一体。经内外绝缘优化设计、工艺研究及试验验证,研制的产品主要性能指标为工频耐受电压1 200 kV下5min,雷电冲击耐受电压2400kV,操作冲击耐受电压1960kV/1800kV,tanδ值低,局部放电量小,绝缘性能稳定。     

油纸电容式套管的发展与展望

对国产油纸电容式套管的发展历史和技术进步进行了简要总结,举例说明了国内套管在整体结构、外形、电气性能、机械强度以及套管内油性能控制方面均达到了国际领先水平,如:法兰和油枕采用铸铝合金一次成型;外露金属件表面抛光处理;72.5kV套管在200kV(标准为147kV)下1min工频耐压和140kV(标准为72.5kV)下局部放电试验皆通过,其他电压等级套管也有较高的电气性能裕度;550kV套管最大抗弯负荷可达5kN以上。对套管仍然存在的主要质量问题如:套管渗漏油、未屏电阻偏低以及油中含气量超标(≥2μl/l)等提出了几点改进意见,论述了油纸电容式套管向特高压、直流等方向发展的紧迫性。     

特高压大跨越输电塔动力特性和风振响应分析

针对特高压大跨越输电塔跨越档距大、塔体高且负荷重的特点,从材料选取、导线排列方式、结构动力特性以及风振响应等几个方面对1 000 kV特高压双回路跨越输电塔进行分析,总结了所研究塔型的动力特点,对其风振系数进行了计算和讨论,并根据动力特性分析提出了结构设计中风振系数的取值方法。结果表明:风振系数具有较大的离散性,不同塔身高度应取不同的值进行计算;该方法为特高压大跨越输电塔的结构设计提供了参考。     

特高压复合直流避雷器地震响应及结构参数影响分析

避雷器是特高压直流电网中的重要设备之一,因其抗震能力薄弱受到广泛关注.以特高压新松换流站±800 kV复合避雷器为研究对象,首先分析了复合避雷器套管与法兰连接段的抗弯刚度特性,建立了复合避雷器-支架体系有限元模型,开展了不同地震输入下避雷器的地震响应分析,对复合避雷器的抗震能力及薄弱环节进行了评估;最后,通过优化避雷器...     

特高压交流1000kV瓷外套避雷器的研制

介绍了特高压交流1000 kV瓷外套避雷器的性能参数、结构及试验等情况。避雷器由五节元件串联组成,内部采用四柱电阻片并联结构,电阻片组间加装均流电极。对1000 kV避雷器抗震性能的模拟计算和试验,得到了1000 kV避雷器的机械设计结构。对1000 kV避雷器电位分布的模拟计算和测量,得到最大电位分布不均匀系数为9.6%,电流分布不均匀系数小于5%。研发的1 000 kV避雷器通过了0.2 g的抗震试验及63 kA的压力释放试验,已在特高压交流试验示范工程应用。     

1000 kV GIS用高性能罐式金属氧化物避雷器结构特性研究

根据不同电位梯度的电阻片,提出了一种具有创新性的1 000 kV GIS用避雷器结构。采用经过二次开发的有限元、边界元数值计算方法并应用具有强大实体造型、解算、数据分析和后处理功能软件及工作站对初步设计的避雷器结构进行了电位分布仿真计算及抗震性能仿真计算,确定了理想的避雷器均压结构及整体结构。并采用电流法对避雷器电位分布情况进行了实测试验,通过对试验数据进行整理及分析,最终确定了合理的避雷器结构。     

1000 kV特高压南阳站主变匝间故障分析处理及其现场修复

介绍了1 000 kV特高压南阳站2号主变发生重瓦斯跳闸事故。根据事故跳闸时现场检查及试验分析,初步判断为高压绕组匝间故障。通过对故障相油箱进箱检查,发现其高压绕组Ⅱ柱匝间严重烧损。结合对高压套管顶部接线柱的漏气检查,认为接线柱受力过大造成其变形和漏气,进而导致雨水沿套管导电管经出线装置进入本体高压绕组,破坏绕组匝间绝缘造成事故跳闸。分析了“U”型接线端子的不合理受力情况,提出“一”型接线端子的改进方案。分析了“人”型高压引下线的不合理受力情况,提出改挂点及“Ⅱ”型引下线的改进方案。为提高接线柱应力耐受能力,将接线柱材质和尺寸等进行加强改进。故障相主变无法开展返厂检修,介绍了南阳站特高压主变工厂化修复经验。     

特高压变电站构架节点半刚性影响研究

为了对特高压1 000 kV出线构架节点刚度设计,开展了考虑节点半刚性非线性分析及其对构架力学性能的影响研究。建立了节点的数值仿真模型;对构架中的节点进行分类,并通过非线性有限元方法研究了各类节点的破坏机理及其弯矩-转角曲线;将弯矩-转角曲线应用于连接节点,建立半刚性出线构架有限元模型,研究半刚性节点构架的受力性能,并对比了半刚性节点构架和刚性节点构架在设计荷载和极限荷载下的结构响应。研究发现设计荷载下半刚性节点构架的杆件最大轴力比刚性构架大10.9%,刚性节点构架的极限承载力是半刚性节点构架的2.3倍;随着节点刚度的增加,构架极限承载力呈非线性增加。