800kV直流线路杆塔塔头空气间隙的直流叠加操作冲击放电特性 廖蔚明
800kV特高压直流输电线路直线杆塔结构设计策略探讨
800kV特高压直流输电线路直线杆塔结构设计策略探讨摘要：本文主要对800kV特高压直流输电线路杆塔结构设计原则及优化策略进行了分析与探讨，以供同仁参考。
关键词：800kV特高压直流输电线路；杆塔结构；设计原则；优化策略一、前言800kV特高压直流输电线路工程是一项耗资、规模较大的电网标准化工程。
它的实施主要是为了进一步提高我国的输变电电网工程质量，强化电网管理，提升供输电效率。
近年来为了加速我国的输变电电网工程改造，全面推进电网一体化进程，政府相继出台了不少行业标准。
在这一工程当中，线路工程杆塔费用支出在整个输电线路工程当中占据主导位置。
鉴于这种情况，在对800kV特高压输电线路工程进行设计的过程中，相关的专业设计人员一定要针对工程所在地的基本情况，来对线路杆塔塔头进行科学合理化的设计，在保证线路杆塔塔头设计满足相关工程标准的基础上，尽可能地控制成本，寻求线路杆塔塔头质量与成本之间的最佳结合点。
目前，我国800kV特高压输电线路的杆塔结构设计仍然存在着一定的限制因素，所以在设计中也需要逐步深入，满足项目设计的整体需求。
本文主要对800kV特高压直流输电线路杆塔结构设计原则及优化策略进行了分析与探讨，以供同仁参考。
二、800kV特高压输电线路直线杆塔结构设计原则800kV特高压输电线路直线杆塔结构设计目前最科学、最常用的杆塔结构设计方法是极限状态设计法，其方法基础以概率理论为主。
相关人员在设计杆塔结构时，必须确保结构完全输电线路的严格电气性能规定，通过可靠度指标对杆塔构件的真实可靠度进行度量确定。
一般来说，杆塔结构的设计应严格遵守下列三大原则：一是必须坚持保证杆塔的刚度、稳定、强度和投入运行的可靠性、安全性为设计前提的原则。
二是结构设计应坚持结构形式简洁、构件布置科学、传力线路清晰、简单、直接、精短的设计原则。
三是应坚持合理降低钢材的消耗量，控制杆塔造价的合理性、经济性的设计原则。
在研究杆塔结构的设计方法时，不但要研究杆塔结构的构件承载力计算、力学模型计算、杆端节点机构分析等问题，而且要对杆塔模型的选择进行深入的研究，探讨塔头类型、铁塔节间、根开、坡度等的布局及改善提升方法。
±800KV特高压直流输电线路的电位转移电流特性研究
±800KV 特高压直流输电线路的电位转移电流特性研究摘要：电位转移是带电作业的重要环节，它是指作业人员通过导电手套或其他工具在距离带电体一定距离时迅速进入或者退出等电位的过程。
电位转移过程中，由于人与导线间的电场畸变，空气间隙会出现放电现象，形成的脉冲电流和暂态能量非常高，若防护不当会影响作业人员的安全作业。
为有效保障带电作业人员的人身安全，在进行带电作业安全防护时，电位转移特性分析是需要考虑的重要内容。
关键词：±800kV；带电作业；电位转移；流体力学模型；电场计算引言随着目前我国经济不断的提高，人们对电力的需求也日益增长，而采用±800kV特高压直流输电方式可提高线路走廊的单位面积的输送容量，减少了线路走廊及综合造价的需求。
±800kV特高压直流输电线路是一种新型电压等级的输电线路，其导线的布置、绝缘子的配置以及杆塔的结构都是具有比较新型的特点的，而这些新型特点的问题就会给线路的运行维护及带电作业上带来了极大的困难，运维部门需要针对±800kV特高压直流的输电线路相关的塔型及结构特点，对±800kV特高压直流输电线路的带电作业的最小安全距离和带电组合的间隙进行分析，并且为线路杆塔的设计技术提供了相应的参数以及直流输电线路建成以后带电作业的技术方面的相关依据，通过理论分析和现场测量±800kV特高压直流输电线路带电作业的空间离子流、合场及电位转移的脉冲电流，并以此为基础分析建立了±800kV特高压的直流输电线路关于带电作业的安全与防护的措施。
1物理仿真模型1.1可行性分析由于人与导线间的电场产生畸变，当电位转移距离较小时，作业人员导电手套或者手持的电位转移棒尖端处会出现放电现象，并在极短时间内由流注放电发展为电弧放电。
这一过程产生的暂态能量会威胁作业人员的人身安全。
带电作业人员在距离导线0.5m左右处进行电位转移时都会发生放电现象。
云广±800kV直流线路仿真塔空气间隙操作冲击放电特性
Ｋｅ ｏ ｄ ： ０ ＶＨＶ ｒｊｃ； ｉｇｐ ｓ ｔｈ ｇｉ ｕｓ；ｌｔｄ ｏｒｃｉｎ ｙｗ ｒ ｓ±８ ０ ＤＣｐｏｅｔａ ａ；ｗｉ ｉ ｋ ｒ ｃ ｎ ｍｐ ｌ ａ ｉ ｅ ｒｅｔ ｅ ｔｕ ｃ ｏ
研究 不 同绝缘 子 片数 即不 同间 隙距离 下 ，塔头
ｉ ｆｍ，两侧呈 梯形 ，中部宽 ３７ ０ ｌ ０ ｍｍ，边沿 宽 １ ０ ０ ８ ｍｌ。立 柱上 部直 至 ９ ｍ 长 的部 分 ，横截 面为边 长 Ｔ ｌ ３７０ｍｍ 的正 方形 。导线 排列方 式 为 ｖ 形 串 ， 缘 ０ 绝 子 串夹 角 为 ９。导线采 用 ６分裂 Ｌ Ｊ ６０４ 钢 芯 ０， Ｇ － ３／５
铝绞线 ， 导线极间距离为 ２ Ｉ ２Ｔ １。典型直线杆塔塔头
２１ ０ ０年 第 ４卷 第 ２期
２１ ０ ０， Ｖ １ ４，Ｎｏ ２ ｏ． ．
南 方 电 网 技 术
Ｓ ＯＵＴ ＨＥＲＮ ＰＯＷ ＥＲ ＹＳ Ｓ ＴＥＭ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Hale Waihona Puke 系统 、配置与方法 Ｓ ｓｅ ． ｎ ｇ ｒ ｔ ｎ＆ Ｍ ｅｈ ｄ ｙ ｔｍ Ｃｏ ｆ ｕ ａ ｉ ｉ ｏ ｔｏ
２ Ｃ ＧＴ ｃ ｎ ｌｇ ｅｅｒｈＣ ｎｅ， ｕ ｎ ｚｏ １６ ３ Ｃ ｉａ ． Ｓ ｅｈ ｏｏ ｙＲ ｓａｃ ｅｔ Ｇ ａｇｈ ｕ５ ２ ， ｈｎ ） ｒ ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｗｉ ｈ ｎ ｍｐ ｌｅ ｄ ｓ ｈ ｒ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓ ｏ ｉ ｌａ ａ ｃ ｔ ｉ ｌｔ ｎ ｔ ｗｅ ｓｏ ｕ ｎ ｎ— Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ｉ ｕ ｓ ｉｃ ａ ｇ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｆａｒ ｃｅ ｒ ｎ ｅ ａ ｍｕ ａ ｉ ｏ ｒ ｆＹ ｎ ａ ｃ ｃ ｓ ｏ ａ ｇ ｏ ｇ± ８ ０ ｋ ０ Ｖ
[PDF] ±800kV 输电线路直流复合绝缘子均压环结构研究
![[PDF] ±800kV 输电线路直流复合绝缘子均压环结构研究](https://img.taocdn.com/s3/m/bec9f1966bec0975f465e28a.png)
0 引言
复合绝缘子由于其优良的特性，在特高压直流 输电工程的外绝缘选择中具有明显的优势。但复合 绝缘子的外形特点、金具结构和硅橡胶材料的低电 导率，使得电位分布极不均匀，在线路侧和杆塔侧 的绝缘子两端金具附近有高电场区域[1]。当绝缘子 和金具表面电场强度超过了电晕起始场强，就会产 生电晕放电，进而对电磁环境、绝缘材料的运行特 性等产生影响[2,3]。
composite insulator and tower
图 1±800kV 直流复合绝缘子试品及杆塔结构 图。绝缘子最小公称爬电距离为 30 000mm；分裂导 线采用 LGC-630×6。 1.2 轴对称模型和 3D 模型计算结果比较
800
忽略铁塔、分裂导线和大地的影响
700
考虑铁塔、分裂导线和大地的影响
∗ 基金资助项目：“十一五”国家科技支撑计划重大项目(2006BAA02A31)。 Project Supported by the Eleventh Five-Year Plan Supported by National Key Project of Scientific and Technical Supporting Programs of China(2006BAA02A31).
本文基于有限元数值仿真计算方法，建立了特 高压直流线路杆塔-导线-绝缘子的塔线三维电场 仿真模型，研究复合绝缘子及金具表面电场的影响 因素，并确定特高压复合绝缘子均压环的结构参 数。
1 塔-线-绝缘子三维电场仿真模型
1.1 模型的建立 由于空间电荷和离子流效应的影响，直流电压
作用下绝缘子的沿面电场分布与交流存在着一定 的差异。国网武汉高压研究所的研究表明，复合绝 缘子表面的电位分布规律在直流电压下与交流情 况大致相同[6]，交流及离子流场中沿绝缘子轴向的 场强分量的差别在于导线、横担附近最大场强的比 值，交流电场中导线侧附近最大场强与杆塔侧附近 最大场强之比约 2.0，而在离子流场中，此比值随 电晕程度的加剧而减小[7]。迄今为止，在直流电场 的研究中，如果考虑离子流的影响，模型是建立在 一定假设条件下，如空间电荷只影响场强的大小但 并不改变场强方向等。在三维电场计算中，考虑离 子流的影响更加困难。
±500kV同塔双回线路杆塔空气间隙操作冲击放电特性试验研究
摘 要 ：在 海拔 ２ １０ｍ 和 ５ ０ ０ｍ地 区对￣ ０ Ｖ 同塔双回线路杆塔 空气间隙的操作冲击放 电特性进行试验研究 ，在 实验 ５０ｋ
条 件 下 ，获得 了上 、 下层 间 隙的 ５ ％放 电 电 压 曲 线 ，验 证 了下 横担 的 存在 对 上层 空 气 间 隙 的操 作 冲 击放 电特 性 无 明显 ０
ｕ ｅ ｉ ａ ｐｐ ｒ ａｒ ｇ ｐ．Ｂｙ ｏ ｐ ｒｎ ｈ ｘ ｒｍ ｅ ｔ ｌｒ ｓ ｔ ｔｔ ｓ ｌｉｕ ｓ ｎ ａｔｔ ｅ ｃ ｒ ｃ ｉｎ ｍ ｅ ｈ ｎｄ ｅ ｉｓ ｏｆｃ ｒｅ ｔｏ ｃ ｍ ａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｅ ｐｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｕｌｓ ａ ｈｅ ｅ ａｔｔ ｄｅ ，ａ ｌｉｕｄ ｏｒｅ ｔｏ ｔ ｏｄ ａ ａ ｓ ｒｅ ｏ ｒ ｃ ｉｎ
中图 分 类 号 ：Ｔ ５ Ｍ８２
文献 标 志 码 ：Ａ
±５ ０ ｋ 同塔双 回线 路杆 塔 空气 间隙 ０ Ｖ
操 作 冲 击放 电特性 试 验研 究
赵林杰 ，黎小林 ，孙 昭英 ，李锐海 ，吕金壮 ，赵宇 明 ，丁玉剑
（ ． 南 方 电 网科 学研 究 院 ，广 州 ５ ０８ ；２ 中 国电 力科 学研 究院 ，北 京 １０ ９ １ １０ ０ ． ０ １２）
ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｌ ｔ ｄ ｅ ｔ ｈ ｌ ｔ ｄ ｓｏ ０ ｍ ｎ ０ｍ ． ｅ ｃ ｒ ｅ ｆ５ ％ ｆ ｓ ｏ ｅ ｏ ｔ ｇ ｖ ｒｔ ｅ ｕ ｐ ｒａ ｄ ｌ ｗｅ ｉ ｇ ｐ ｘ ｅｉ ｍｅ ｔ ｌ ｓｕ ｉｄ ａ ｅ ａｔ ｕ ｅ ｆ２ １ ａ ｄ ５ Ｔｈ ｕ ｖ ｓｏ ０ ｌ ｈ ｖ ｒｖ ｌ ｅ ｏ ｅ ｐ ｅ ｎ ｏ ｒａｒ ａ ｓ ｙ ｔ ｉ ０ ａ ａ ｈ ｗｅ ｅ ｇ ｉｅ ， ｎ ｓｖ ｒｆ ｄ ｔ ａ ｅ ｌ ｗｅ ｒ ｏ ｅｔ ｗｅ ｉｅ ｅ ｌ ｉ ｌ ｎ ｅ ｃ ｎ ｔ ｅ ｆ ｓ ｏ ｅ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｉ ｓａ ｈ ｒ ａｎ ｄ ａ ｄ ｉ ｗａ ｅｉ ｅ ｈ ｔｔ ｏ ｒａ ｍ ｆｔ ｏ ｒｇ ｖ ｓ ａ ｎ ｇ ｉ ｂｅ ｉｆｕ ｎ ｅ ｏ ｈ ｌ ｈ ｖ ｒｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ｔ ｅ ｔ ｉ ｈ ｈ ｇ ａ ｔ ｔ
±800kV直流输电工程空气间隙放电特性试验及间隙距离选择D08-1961
根据中国电力科学研究院系统所关于±800 kV 锦 苏线的内过电压研究报告[5]，如果不考虑直流线路逆
10
孙昭英等：±800 kV 直流输电工程空气间隙放电特性试验及间隙距离选择
Vol. 32 No. 22
变侧不投旁通对紧急停运时的故障形式，直流线路沿 线最大暂态过电压出现在 0.1 pu 功率下线路中点故 障时非故障极线路中点，过电压值为 1 308 kV。
KEY WORDS: ±800 kV UHVDC power transmission；air gap；flashover characteristics；gap distance
摘要：针对±800 kV 直流输电线路直线塔真型尺寸模拟杆塔 空气间隙进行了 50%操作冲击和雷电冲击放电特性试验研 究，给出了±800 kV 杆塔最小间隙距离的推荐值；对±800 kV 直流换流站典型极母线空气间隙进行了 50%操作冲击放电 特性试验研究，给出了±800 kV 换流站典型电极最小间隙距 离的推荐值。
试验按照 GB/T 16927.1—1997《高电压试验技 术第一部分：一般试验要求》和 GB/T 16927.2—1997 《高电压试验技术第二部分：测量系统》规定的试
第 32 卷 第 22 期
电网技术
9
验和测量方法进行，并将试验电压数据修正到标准 气象条件下。试验布置如图 1 所示。
图 1 7 200 kV/480 kJ 冲击电压发生器和 7 200 kV 分压器 Fig. 1 7 200 kV/480 kJ impulse voltage generator and 7 200 kV divider
1 693
6.0
1 600
1.11
1 759
6.4
注册电气工程师《发输变电专业》案例分析试题B卷(附答案)
注册电气工程师《发输变电专业》案例分析试题B卷(附答案).第 1 题 (单项选择题)(每题 2.00 分) > 案例分析题 > 某地区计算建设一座40MW，并网型光伏电站，分成40个1MW发电单元，经过逆变、升压、汇流后，由4条汇集线路接至35kV配电装置，再经1台主变压器升压至110kV，通过一回110kV线路接入电网。
接线示意图见下图。
电池组件安装角度32°时，光伏组件效率为87. 64%，低压汇流及逆变器效率为96%，接受的水平太阳能总辐射量为1584KWh/m2,综合效率系数为0.7，计算该电站年发电量应为下列哪项数值?{A}. 55529MWh{B}. 44352MWh{C}. 60826MWh{D}. 37315MWh正确答案：B,第 2 题 (单项选择题)(每题 2.00 分) > 案例分析题 > 某地区计算建设一座40MW，并网型光伏电站，分成40个1MW发电单元，经过逆变、升压、汇流后，由4条汇集线路接至35kV配电装置，再经1台主变压器升压至110kV,通过一回110kV线路接入电网。
接线示意图见下图。
本工程光伏电池组件选用250P多晶硅电池板，开路电压35.9V，最大功率时电压30.10V，开路电压的温度系数-0. 32%/t，环境温度范围：-35?851，电祂片设计温度为251，逆变器最大直流输入电压900V，计算光伏方阵中光伏组件串的电池串联数应为下列哪项数值？{A}. 31{B}. 25{C}. 21{D}. 37正确答案：C,第 3 题 (单项选择题)(每题 2.00 分) > 案例分析题 > 某地区计算建设一座40MW，并网型光伏电站，分成40个1MW发电单元，经过逆变、升压、汇流后，由4条汇集线路接至35kV配电装置，再经1台主变压器升压至110kV,通过一回110kV线路接入电网。
接线示意图见下图。
若该光伏电站1000kVA分裂升压变短路阻抗为6. 5%，40MVA(110/35kV)主变短路阻抗为10.5%，110kV并网线路长度为13km，采用300mm2架空线，电抗按0.3IV km考虑。
±800_kV_特高压输电塔动力特性分析
第 40 卷第 2 期2024 年4 月结构工程师Structural Engineers Vol. 40 ， No. 2Apr. 2024±800 kV特高压输电塔动力特性分析董新胜1任顺恩2，*冯浩琪3（1.国网新疆电力公司电力科学研究院，乌鲁木齐 830011； 2.郑州大学土木工程学院，郑州 450001；3.中国联合工程有限公司，杭州 310022）摘要针对在输电塔杆塔结构设计和动力特性的研究中难以通过理论分析和数值模拟准确获得塔身动力响应的问题，基于±800 kV特高压直流输电工程直线塔，建立塔-线-基础体系有限元模型，采用p-y 曲线法建立离散非线性弹簧模拟土体对结构的影响，对比分析了单塔、三塔两线、塔-线-基础体系等不同计算模型的特高压输电塔的动力特性，并与现场试验结果进行对比。
结果表明，输电线的质量和刚度对输电塔的动力特性有一定的影响，塔线耦合作用不可忽略。
考虑桩-土相互作用使输电塔自振频率降低。
与单塔模型相比，塔-线-基础体系模型计算得到的频率相对较小，与实际测试频率更为接近，验证了塔-线-基础体系模型的合理性。
关键词输电塔，塔-线-基础体系，动力特性，p-y曲线，计算模型Analysis of Dynamic Characteristics of ±800 kVUHV Transmission TowerDONG Xinsheng1REN Shunen2，*FENG Haoqi3（1.Xinjiang Electric Power Research Institute，Urumqi，Wulumuqi 830011， China； 2.School of Civil Engineering， Zhengzhou University， Zhengzhou 450001， China； 3.China United Engineering Corporation Limited， Hangzhou 310022， China）Abstract In the study of the structural design and dynamic characteristics of transmission tower structures，the accurate determination of the tower's dynamic response through theoretical analysis and numerical simulation poses a significant challenge. This paper focuses on the ±800 kV Ultra-High Voltage Direct Current （UHVDC） transmission line towers and establishes a finite element model of the tower-line-foundation system. The p-y curve method is employed to represent the discrete nonlinear springs simulating soil-structure interaction. Different computational models， including single-tower， three-tower two-line， and the tower-line-foundation system，are compared and analyzed concerning the dynamic characteristics of UHV transmission towers. The study investigates the effects of the mass and stiffness of the transmission line on the tower's dynamic behavior，emphasizing the importance of considering tower-line coupling. The inclusion of pile-soil interaction results in a reduction in the natural frequency of the transmission tower. The tower-line-foundation system model yields frequencies that are relatively smaller compared to the single-tower model， and they are closer to the frequencies observed in field tests， validating the rationality of the tower-line-foundation system model.Keywords transmission tower，tower-line-foundation system，dynamic characteristics，p-y curve，calculation model收稿日期：2023-03-20作者简介：董新胜，男，教授级高级工程师，硕士生导师，主要从事电网电器相关工程研究。
±800kV直流线路导线间隔棒次档距布置方案的探讨
摘要：在总结国内外多分裂导线问隔棒安装距离规律的基础上，通过目前最常片ｊ的侯效法计算理论，提出了
±８００ｋＶ直流线路导线间隔棒次档距的布置方案。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｓｕｌｎｍａｎｚｅｓ ｓｐａｃｅｒ ｄａｎｌｐｅｆｓ ａｒｌａｎｇｉｎｇ ｒｕｌｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｏｖｅｒｓｅａｓ ｍｕｌｔｉ－ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．ａｎｄ ａｄｖａｎｃｅｓ ｔｈｅ ａｒｒａｎｇｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｉｎ±８００ｋＶ ＵＨＶＤＣ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｈｅａｒｓｈａｗ ｔｈｅｏｒｙ
Ｎ＝４，Ｓｏ－０．５５Ｓ，Ｓｉ＝ＳｘＯ．９２５，Ｓ：２Ｓｘｌ．０７５，Ｓ，＝
ＳｘＯ．９２５，Ｓ，－Ｌ＿ＳｏＳ广＿Ｓ＇＿Ｓ ３；
Ｎ＞４且为奇数，ｓ。＝０．５５Ｓ，Ｓｌ－Ｓ。ｘＯ．９２５，ｓ，－Ｓｘ
１．０７５，Ｓ，；ＳｘＯ．９２５，Ｓ。＝Ｓ×１．０７５，…，Ｓ。＝Ｌ—Ｓ。一Ｓｒ＿‘
Ｓ¨１；
Ｎ＞４且为偶数，ｓ。－０．５５Ｓ，ｓ。－Ｓ。ｘＯ．９２５，Ｓ：－Ｓｘ
●规划与设计
●规划与设计
ｉ８００ｋＶ直流线路导线间隔棒次档距布置方案的探讨
Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ Ｏｎ Ｓｐａｃｅｒ Ｄａｍｐｅｒ＇ｓ Ａｒｒａｎｇｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ ｉｎ士８００ｋＶ ＵＨＶＤＣ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅ
广东省电力设计研究院林方新
Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＰｏｗｅｒＤｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｌｉｎ Ｆａｎｇｘｉｎ
Ｓｍａｘ，间隔棒的数量为Ｎ，．目１１Ｎ－ｉｎｔ（Ｌ／Ｓｍａｘ）＋１， ｉｎｔ意为取整。这样确定的间隔棒数量，恒使平均 次档距小丁Ｓｍａｘ。
对于架空线路，加拿大的恩居公司规定两级 最大平均次档距，开阔地带取６９ｍ，非开阔地带 取７６ｍ。我国在５００ｋＶ超高压送电线路中最大平均 次档距取用６６ｍ。
±800 kV直流线路直线塔极间距的影响分析
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：
Ｉ ｔ ｉ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙ ｉ ｍｐｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｔ ｏ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｔ ｈｅ ｐｏ ｌ ｅ ｓ ｐ ａ ｃ ｉ ｎｇ ｒ ｅ ａ ｓ ｏｎ ａ ｂｌ ｙ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ＿
ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｈｅ ｔ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｓ ｐａ ｃ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｗｅ ｒ ｗｅ ｉ ｇ ｈｔ ， ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎａ ｌｅ ｂ ｃ ｈ ｏ ｉ ｃ ｅ ｏ ｆ ｐ ｏ ｌ ｅ
ｉ ｃ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｓ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｄ Ｃ ｌ ｉ ｎ ｅ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ． Ａ ｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｓ ｕ ｃ ｈ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ —
第３ ３卷 第 ２期
２ ０ １ ７年 ４月
上
海 电 力 学 院 学
报
Ｖ０ １ ． ３ ３． Ｎｏ ２
Ｊ ｏ ｕ ｍａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐｏ ｗｅ ｒ
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第32卷 第9期 电 网 技 术 V ol. 32 No. 9 2008年5月Power System Technology May 2008文章编号：1000-3673（2008）09-0006-04 中图分类号：TM855 文献标识码：A 学科代码：470·4037 ±800 kV直流线路杆塔塔头空气间隙的直流叠加操作冲击放电特性廖蔚明1，崔国华2，孙昭英1，李成榕2（1．中国电力科学研究院，北京市海淀区 100192；2．高电压与电磁兼容北京市重点实验室(华北电力大学)，北京市昌平区 102206）Flashover Test on Air Clearances of ±800 kV DC Transmission Tower WithSwitching Surges Superimposed on DC VoltageLIAO Wei-ming1，CUI Guo-hua2，SUN Zhao-ying1，LI Cheng-rong2（1．China Electric Power Research Institute，Haidian District，Beijing 100192，China；2．Beijing Key Laboratory of High V oltage & EMC (North China Electric Power University)，Changping District，Beijing 102206，China）ABSTRACT: Research materials and literatures at home and abroad show that there is evident difference between discharge characteristic of air clearance under pure switching surge and under DC pre-voltage superimposed with switching surge. It might influence the selection of air clearance for high voltage transmission tower. Therefore, in design of air clearance of UHVDC towers it is necessary to research the influence of pre-voltage on the conductor. By means of discharge test on air clearance of real size simulation tower head , the discharge characteristics of UHVDC tower air clearances under DC pre-voltage superimposed with switching surge are researched and the test data are obtained. By comparison with the discharge characteristic of pure switching surge, it is discovered that the discharge voltage of tower air clearance under superimposed voltages is higher than that under pure switching surge by 2% to 4%. Thus, from the viewpoint of operational security, it is feasible to adopt the test data from pure switching surge in UHVDC tower air clearance design.KEY WORDS:±800 kV DC power transmission；tower；air clearance；switching surge superimposed on DC pre-voltage摘要：国内外的文献资料表明空气间隙的放电特性在纯操作波和直流预电压情况下有很大的差别，这对高压输电线路塔头空气间隙的选择可能会有影响，因此在我国直流特高压杆塔空气间隙设计中需要对导线上直流预电压的影响进行研究。
通过真型尺寸模拟塔头空气间隙放电试验，研究了特高压线路杆塔空气间隙在直流预电压叠加操作冲击下的放电特性，得到了叠加电压的试验数据。
通过与纯操作冲击放电特性的比较，发现叠加电压情况下杆塔空气间隙的放电电压比纯操作冲击情况下高2%~4%，因此从安全的角度考虑，在特高压杆塔空气间隙设计中，采用纯操作冲击电压试验数据是可行的。
关键词：±800 kV直流输电；杆塔；空气间隙；直流叠加操作冲击0 引言由于我国的一次能源分布与能源需求之间不平衡[1]。
为优化国家能源配置，充分利用西南地区丰富的水力资源，国家电网公司决定建设±800 kV特高压直流输电工程。
外绝缘选择是±800 kV直流输电工程在安全性和经济性方面的最重要因素之一[2]，而塔头空气间隙的选择就是其中重要的组成部分。
在传统的交流输电线路设计中，一般不需考虑工频电压对操作冲击的影响；而在特高压直流输电系统中，由于直流电压持续施加在导线上，且幅值较高，因此预先存在的直流电压对空气间隙操作冲击放电特性的影响就值得考虑[3]。
关于直流预电压对空气间隙操作冲击放电特性的影响，日本的研究结果[4]表明：棒–板空气间隙正操作冲击叠加正直流预电压的击穿电压比纯操作冲击高7%；负直流预电压叠加正操作冲击的击穿电压比纯操作冲击低4%~7%；正直流预电压叠加负操作冲击的击穿电压比纯操作冲击低10%；负直流预电压叠加负操作冲击的击穿电压比纯操作冲击低3%~4%。
瑞典的试验结果[5]表明，棒–板间隙在正直流电压叠加正操作冲击时的放电电压比纯操作冲击时高，且随着直流预电压幅值的升高而升高，特别是当直流电压超过DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2008.09.015第32卷第9期电网技术 7400kV时升高的幅值非常明显[5]。
中国电力科学研究院在+500 kV直流预电压下的试验结果表明[6]，导线–杆塔间隙在有直流预电压时的正操作冲击放电电压比仅施加正操作冲击时约高3%~5%。
清华大学对棒–板间隙的研究表明[7-8]，正直流预电晕能提高气体间隙正操作放电电压，而负直流预电晕却能降低气体间隙的正操作冲击放电电压，且电极的棒直径越小这种效应越明显。
以上资料表明，为使±800 kV直流线路获得更好的技术经济比较，应考虑直流电压对杆塔空气间隙操作冲击放电电压的影响。
由于空气间隙的正极性放电电压低于负极性的放电电压[9-10]，因此在研究合成放电电压特性时，仅考虑正极性直流电压叠加正极性操作冲击的情况。
本文在已完成的±800 kV线路仿真塔头空气间隙正极性操作冲击放电特性试验的基础上，选取2~3个点进行比较试验，得出两者之间的相互关系及修正系数，为是否需要采用直流电压叠加操作冲击试验结果进行杆塔塔头的空气间隙设计提供依据。
1 试验电路模拟实际运行线路上出现操作过电压的情况，需要在模拟导线上同时施加直流电压和操作冲击电压。
为避免直流电压对冲击电压发生器或冲击电压对直流电压发生器互相造成损坏，需要设计特殊的保护电路分别保护这2个设备。
根据文献[11-13]和本次试验的具体情况，试验中采用一个隔离球隙放置在冲击电压发生器之后，以阻止直流电压施加到冲击电压发生器上。
同时，在直流电压发生器后加装了保护电阻，以阻止冲击电压直接作用到直流电压发生器上对其造成损坏。
试验电路如图1所示。
其中：①冲击电压发生器，7200 kV，480kJ；②直流电压发生器，±1500 kV，50mA；③隔直间隙，防止直流电压加到冲击电压发生器上，球隙的隔直电压大于800 kV；④电容C2和C3构成电容分压器，测量合成电压的幅值和波形；⑤电阻R1和R2以及直流电压发生器的滤波电容C1共同构成保护滤波电路，防止冲击电压对直流电压发生器造成损坏，滤波电路的时间常数希望尽量大些，本文试验中选择R1=10 MΩ的水电阻，用绝缘绳悬挂安装；⑥电阻R3和R4，构成电阻分压器，测量直流电压的幅值；⑦试品S，塔头间隙组合。
试验中，直流电压发生器产生的直流高电压直接施加到模拟导线上。
冲击电压击穿隔离球隙后，也图1试验电路接线Fig. 1 The principle diagram of test circuit connection 作用到模拟导线上，从而得到合成电压。
2 试验方案2.1 试验设备和试品试验在国家电网公司特高压直流试验基地的户外试验场进行。
户外试验场尺寸为180m×90m。
悬吊试品的门型塔架高60m、宽50m，设有3台悬挂重量为5t的吊车，用于吊挂试品。
试验中使用的主要试验设备包括：7200 kV/ 480kJ冲击电压发生器，7200 kV弱阻尼电容分压器及冲击测量系统，±1500 kV/50mA直流电压发生器等。
试验电压由7200 kV冲击电压发生器和±1500 kV 直流电压发生器共同产生，同时作用在试品上。
试品为±800 kV直流仿真型杆塔(单极)。
仿真型杆塔的横担、立柱和绝缘子串型及布置参照中南电力设计院提供的设计图纸加工制作。
模拟导线使用长为25m的6分裂导线。
子导线直径32.2mm(模拟截面为720mm2的导线)，相邻子导线的间距为450mm，由镀锌铁管焊接而成。
导线对地距离为18m。
悬挂导线的绝缘子使用300kN复合绝缘子。
全部金具按照±800 kV直流输电工程要求配置。
导线侧均压环的环径为1120mm，管径为120mm，安装高度330mm；杆塔侧均压环的环径为400mm，管径为90mm。
2.2 试品布置由门型架悬吊±800 kV直流仿真型杆塔(单极)。
绝缘子采用单V串布置，V串夹角为90°。
L1和L2分别为导线侧均压环到横担和立柱的最小间隙距离，也是放电的2条主要路径。
具体布置如图2所示，图3为试验基地现场照片。
通过改变V型串每边的长度以及2串绝缘子之间横担的长度，模拟导线侧均压环到杆塔横担和立柱之间的空气间隙距离可在6.5~8.5m范围内变化。