带电作业关键技术研究进展与趋势

我国电网的加快建设有力推动了带电作业技术的发展,经过60 a的研究及实践,带电作业技术的研究和应用已取得了重要进展和突破,特别是其在特高压带电作业技术领域已走在世界前列。为满足超、特高压输电线路安全运行和提高配网供电可靠性的需求,需进一步深化带电作业技术的研究。结合国内外带电作业技术的发展历史和现状,总结了我国在交、直流输电线路带电作业技术参数、人员安全防护、工器具研制及标准制定等多方面解决的关键技术问题和取得的重要研究成果,介绍了配电线路带电作业和变电设备带电作业的研究进展、带电作业标准制定及仿真培训等相关情况。结合电网发展及新技术、新设备应用的背景及需求,分析了输配变带电作业技术的发展方向和趋势,讨论了需重点研究的带电作业技术课题,包括特高压带电作业系列化工具、直升机和绝缘斗臂车应用、城网不停电作业等研究重点。     

±800kV特高压直流输电线路的电位转移电流特性

为了确保±800kV特高压直流(UHVDC)输电线路带电作业过程中线路和作业人员的安全,对带电作业进入等电位过程中的电位转移电流特性进行研究有助于采取适当的防护措施。为此,采用光纤脉冲电流测量系统对进入±800kV特高压直流输电线路过程中的电位转移电流进行了测量,进入直流等电位过程中的电位转移电流脉冲最大幅值为149.98A,脉冲宽度为几十μs,正极性和负极性脉冲都存在。根据进入交直流线路等电位的特点,采用电磁分析软件研究了进入等电位过程中作业人员与极导线间的电位分布,计算了作业人员与极导线和杆塔等接地构件间的电容,根据这些参数建立了交直流线路进入等电位过程中的电位转移电流的分析模型,对特高压交流(UHVAC)与特高压直流线路的电位转移电流进行了计算。计算与测量结果表明特高压直流线路的电位转移电流远小于特高压交流线路,可以为特高压输电线路带电作业方法的选取提供参考。     

10 kV和110 kV混压并架线路检修作业安全防护研究

10 kV和110 kV混压并架输电线路可以有效地集约土地资源,充分利用线路走廊.在检修10 kV配电线路时,由于输电线路间的静电耦合和电磁耦合作用,在检修回路中产生的感应电压和感应电流,可能危及正在检修的作业人员安全,同时混压并架线路附近的综合电场也可能对带电作业人员带来不利影响.采用ATP-EMTP方法计算混压线路检修作业过程中可能产生的感应电压、电流,采用有限元电场计算与电场实测的方法研究混压线路空间电场分布和作业人员体表电场分布规律,在此基础上提出了10 kV和110 kV混压并架输电线路检修作业安全防护方法.     

直流电压下电场对植被火焰影响的机理分析

为研究直流电压对植被火焰温度、高度和离子浓度等燃烧状态的影响,提出了化学反应-温度-流体-电场多物理场耦合模型．首先确定流体、温度等之间相互关系,然后确定植被燃烧相关化学反应过程及化学反应表达式,最后利用多物理场耦合模型仿真分析不同电场作用下火焰的温度、流速以及离子浓度的变化规律．结果表明,负极性条件下随着电压升高,靠近电极火焰的最高温度依次增高,且-10 kV、-20 kV和-30 kV分别比无电压条件下高139℃、215℃和219℃;正极性条件下随着电压升高,靠近电极火焰的最高温度呈先下降后上升的趋势,且10 kV、20 kV和30 k V分别比无电压条件下高200℃、159℃和286℃．火焰达到稳定时,10 kV与-10 kV相较于无电压条件下火焰高度增幅分别为11.31%和31.98%．在一定电压范围内,正极性电压越高,火焰向上传播速率越快,而负极性电压越高,火焰向上传播速率越慢．通过分析离子变化规律,20 s时刻-10 kV火焰H₃O⁺、HCO⁺摩尔分数分别比无电压情况下增加34.5%和45.7%.     

10 kV配电线路带电作业导线遮蔽罩温升特性分析

导线遮蔽罩作为绝缘遮蔽用具已广泛运用于10kV配电线路带电作业中,但遮蔽罩过热会影响其绝缘性能,威胁工作人员安全。利用有限体积法建立了导线遮蔽罩温度-流体场计算模型,研究了导线载流量、风速和日照强度等对软、硬质导线遮蔽罩温升的影响。结果表明,额定负荷条件下,软、硬质遮蔽罩的最大温升分别为19.1、17.5K,硬质遮蔽罩的散热效果较好;导线遮蔽罩温升随负荷电流的增加呈指数规律增大,随环境风速的增加而下降,但下降幅度逐渐减小,日照强度是导线遮蔽罩温度过高的主要因素之一。     

山火对输电线路设备及外绝缘影响分析

近年来输电线路附近发生的山火对输电线路的可靠运行造成了严重威胁．分析和总结国内外山火对输电线路设备和外绝缘影响的研究进展,探讨输电线路因火击穿机理;提出火焰温度、电导率和烟雾与灰烬共同促进放电发展导致线路间隙击穿的三因素模型;基于该3个因素加强线路附近植被的管理,可以提高山火条件下线路的运行可靠性．     

500 kV交直流同塔输电线路感应电压和电流的多因素分析北大核心CSCD

文中以500 kV张北柔直输电线路工程为研究对象,构建5因素3水平的L16(35)正交试验方案,利用PSCAD/EMTDC软件搭建感应电压与电流的仿真模型,分析了导线排列方式、交直流回路间垂直距离、直流极导线间水平间距、回流线等导线布置方案对带电回路在停运检修线路上感应电压与电流的多因素相互影响程度及规律。结果表明:交直流线路采用上下两层均平行布置时,各感应分量最小,且两极线间感应分量差值亦最小;回流线可降低检修线路上感应电压与电流约35%;影响静电耦合分量因素的因子主次顺序为:垂直间距、运行电压、极导线间水平间距、运行电流;影响电磁耦合分量因素的主次顺序为:运行电流、垂直间距、运行电压、极导线间水平间距;土壤电阻率对停运检修线路的影响可忽略不计。针对静电耦合分量与电磁耦合分量分别提出了不同的优化措施。这为交直流同塔混压共架线路运行、设计以及检修作业方式和人员防护提供依据。     

钛(Ti)含量对大型水轮机转子用磁轭钢力学及磁学性能的影响

为研究钛(Ti)含量对含Ti系微合金磁轭钢力学性能和磁性能的影响机理,采用真空冶炼及轧制的方法来调控磁轭钢中不同含量的Ti对钢中钛的第2相析出物的形状、分布和数量.通过金相、扫描电子显微镜以及透射电镜对不同Ti含量磁轭钢中的第2相析出物及组织进行观察.结果表明:含Ti系磁轭试验钢中的Ti通过细化晶粒和Orowan绕过机制2种机理一起对其产生了强烈的强化效果.Ti含量越高,强化效果越明显.含Ti系磁轭试验钢的高场磁感性能随着Ti含量的增加而减小,而铁损随着Ti含量的增加而增加.当Ti含量在0.16%～0.20%之间时,含Ti系微合金磁轭钢才能同时满足力学性能和磁性能的技术标准要求.     

1000kV输电线路耐张塔带电作业电位转移电流脉冲波形特征参数研究

进入等电位是特高压输电线路带电作业关键步骤,而电位转移电流脉冲波形特征参数是确定其等值电路、电弧能量和电磁干扰特性基础。该文以1000kV交流输电线路电位转移电流实测数据为样本,通过波形参数提取算法统计特征量,分析衰减振荡脉冲波形参数大小及分布规律,采用极大似然法估算特征分布方程参数,结合电磁分析软件和特征参数,计算电位转移弱阻尼二阶回路元件参数。结果表明：放电脉冲幅值主要分布在[-300,300]A,概率密度服从广义极值分布;其振荡主频分布在[1.11,25]MHz频段,上升时间均值为0.0204μs,易产生较强电磁脉冲干扰;波形衰减常数区间在[0.004,0.989]。运用电位转移等效回路元件参数所仿真波形与实际波形较吻合。研究结果可为电位转移脉冲的特征参数选取及能量计算提供依据和方法。     

1000kV输电线路耐张塔带电作业电位转移电流时频特性

特高压输电线路进出等电位过程中的电位转移电流特性是确定带电作业人员的安全防护和智能化装置的抗电磁干扰措施的重要参数.为此采用自触发和自保存的便携式电位转移脉冲电流采集装置对1000 kV交流输电线路沿耐张串进出等电位过程中的电位转移电流进行了测量,对实测的电位转移电流的幅值、脉冲数、脉宽以及比能量等时域特性进行了统计分析,并采用小波分析研究了电位转移电流的频谱能量特性.结果 表明:进出等电位过程中,转移电流脉冲峰值平均值达到1179A,正负脉冲基本呈对称分布,幅值差异较小;转移电荷平均值约为1440 μC,比能量为3.996 A2·s左右;进出等电位时,电位转移电流的频谱特性基本一致,频带分布较广,主要分布在6.25～25 MHz.测量与仿真计算表明特高压交流耐张绝缘子串电位转移电流的幅值高,且能量主要集中在25 MHz以内,可为人员和智能化设备的防护提供参考.