±1100kV输电线路Y型绝缘子串电场分布特性研究
±1100kV线路光纤复合绝缘子的电场仿真与优化设计

Op t i c a l F i b e r Co mp o s i t e I n s u l a t o r
HUAN G Ye — k u a n g , W ANG Ba n g — t i a n , NI U Wa n— y u , HU We n 。 L1 Li
p o t e n t i a l , e l e c t i r c ie f l d d i s t ib r u t i o n , wi ho t u t e l e c t ic r h a l o g e n e r a t e d i n ra g d i n g in r g s u r f a c e .
Ke y wo r d s : c o mp o s i t e i n s u l a t o r ; i f ni t e e l e me n t me t h o d ; p o l l u t i o n wi t h s t a n d v o l t a g e a l g o r i t hm; g r a d i ng r i n g o p t i mi z a t i o n
2华 中科技 大学 电气与电子工程 学院 ,湖北 武汉 4 3 0 0 7 4 )
摘 要 :根据污耐压法提 出了 ±1 1 0 0 k V直流棒形悬式复合绝缘 子外绝缘设计 的一种方案 ,并基于 有 限元法 建立了棒形悬 式复合 绝缘子的仿真模型,确定 了复合绝缘子均压环 的结构参数 。仿真结果表 明, 该 均压环设计满足各部 分电场 强度均低于 电晕起始 电场 强度 的要求 ,有效地 改善 了复合 绝缘子 电位、 电
场分布 ,且均压环表面不会产 生电晕 。
关键 词:复合绝缘 子;有 限元法 ;污耐压法;均压环 优化 中图分类号 :T M 2 1 5 . 9 2 文献标 识码 :A 文章编号:1 0 0 7 — 3 1 7 5 ( 2 0 1 4 ) 0 2 — 0 0 2 卜0 5
±1100kV直流SF6气体绝缘穿墙套管支柱绝缘子电场分布特性分析

摘要特高压直流穿墙套管作为换流站中连接阀厅和直流场的唯一通道,是承载系统全电压、全电流的核心设备。
作为换流站的核心设备,其安全稳定运行关系到整个系统的可靠性。
中国某1100kV直流穿墙套管采用V型结构,由户内和户外两个空心复合绝缘子通过穿墙而过的气体绝缘管道连接而成,气体绝缘管道内部垂直安装两个支柱绝缘子。
根据气固绝缘系统的非线性电导模型,考虑了气体内部载流子的产生、复合、迁移及扩散的物理过程,计算了1100kV穿墙套管内部气体绝缘管道的支柱绝缘子在直流电压下的电场分布,并比较了线性电导模型与非线性电导模型之间的差异。
同时,计算了电热耦合条件下的绝缘子暂态电场分布。
研究结果可为气固绝缘系统电场计算提供模型选用依据,对绝缘结构设计具有参考意义。
关键词:穿墙套管;气体绝缘;支柱绝缘子;电场分布;特高压0 引言特高压直流穿墙套管作为换流站中连接阀厅和直流场的唯一通道,是承载系统全电压、全电流的核心设备[1]。
与常见的电容式套管相比,特高压直流SF6气体绝缘穿墙套管以SF6气体为主绝缘,并采用内屏蔽电极调控内、外电场,在可靠性、安装、造价、国产化等方面都具有明显优势,近年来被逐步应用和推广[2]。
目前特高压直流SF6气体绝缘穿墙套管的外绝缘设计较为统一,均为FREP/HTV空心复合绝缘子[3],但不同厂家采用的内绝缘设计则存在一定的差异。
其中是否有必要在套管内部引入绝缘支撑是主要的争议之一:虽然支柱绝缘子能缓解中心导体发生挠度或冷热形变时对端部的压力,从而提升套管的机械性能;但同时长期运行在直流电压下的绝缘子由于表面电荷积聚等因素引发沿面闪络并导致设备损坏的风险也会有所增加[4]。
因此,合理分析支柱绝缘子在直流电压下的电场分布,对提高套管的绝缘性能具有重要意义。
图1为“V”形1100kV直流SF6气体绝缘穿墙套管型式试验现场。
图1 1100kV直流SF6气体绝缘穿墙套管型式试验现场Fig.1 Type test of 1100kV DC SF6 gas insulated wall bushing合理计算各种电压形式下的电场分布是设计绝缘结构的先决条件。
±1100kV换流站安全绝缘距离研究

±1100kV换流站安全绝缘距离研究随着国家电网的不断发展,输电技术也得到了快速发展和更新。
±1100kV换流站作为重要的高压电力设备,在输电过程中发挥着至关重要的作用。
然而,大型高压设备的使用也带来了安全隐患,随着电压等级的提高,安全距离的确定也变得尤为重要。
本文就±1100kV换流站的安全绝缘距离进行研究探讨。
(一)安全绝缘距离的概念安全绝缘距离是指在一定的电压下,空气或其他介质中需要具备的接触距离,以保证人员和设备的安全,防止自然灾害或其他不可预见的因素造成危害。
1、电压等级高±1100kV换流站的电压等级较高,达到1.1MV,相对于低压设备来说,更容易引发电弧、击穿等事故。
2、电流密度大电流密度是电流经过单位面积的流动强度,高电压设备的电流密度一般很大,因此也容易引发事故。
3、体积较大由于电压等级的提高,±1100kV换流站的体积也随之增大,这就增加了设备维护和管理的难度。
综上所述,±1100kV换流站的电气安全特点对安全绝缘距离的研究和确定提出了更高的要求。
1、介质特性根据介质特性来确定安全绝缘距离,一般认为,空气的电介质强度为30kV/cm,一般情况下,如果电气设备在任意两点间的距离小于这个值,就应该进行相应的隔离。
根据电压等级来确定安全绝缘距离,一般情况下,根据安全距离公式,可以计算出在给定电压下的安全距离。
3、电气设备的形式和大小电气设备形式和大小的不同,也会影响安全距离的选择,一般来说,设备越大,对外界环境的影响也越大,需要的安全距离也越大。
4、周围环境因素周围的环境因素也需要考虑,如温度、湿度、气压等都会影响设备的电气特性,因此也会影响安全距离的选择。
基于以上因素,可以对±1100kV换流站的安全绝缘距离进行确定,以确保设备的安全运行。
除了以上的安全绝缘距离的研究内容外,还需要制定相关的控制措施,以增强设备的安全保障,主要包括以下几方面:1、引入可靠的组件和部件为设备引入可靠的组件和部件,以提高设备的绝缘性能和耐受能力,以保证设备正常运转。
±1100kV特高压直流输电的可行性及关键技术

±1100kV特高压直流输电的可行性及关键技术摘要:本文介绍了特高压直流输电的技术特点,并在现有±800kV特高压直流输电工程项目的基础上,结合近几年我国相关领域的技术研发成果,论述了发展±1100kV特高压直流输电工程的可行性,并针对发展±1100kV特高压直流输电工程提出了需要重点解决的技术问题和关键思路。
关键词:±1100kV 特高压直流输电换流站晶闸管电磁环境1、前言我国虽然地大物博,电力资源的分布却极不平衡,中部和东部发达地区的电力需求约占全国的69%,而水能和煤炭资源却不足全国的25%,电力供应紧张。
为了缓解这一形势,实现能源的优化配置,远距离、大容量的输电工程成为了必然的解决途径。
当前我国特高压直流输电工程的最高等级为±800kV,如云广特高压直流输电工程、向家坝至上海直流输电工程、锦屏至苏南直流输电工程等,为我国特高压直流输电的发展积累了工程实践经验。
随着输电距离和送电容量加大,考虑到设备的制造和运输难度、线路的损耗等,必须提高直流输电电压等级。
国家十二五特高压电网的重点工程——准东至重庆±1100kV特高压直流输电工程,是“疆电外送”的重要能源通道,全线总长度约2687千米,总投资370亿元,预计2014年投运,届时这一工程将打破世界输电工程电压等级、输送容量、输电距离三项纪录。
2、特高压直流输电的技术特点(1)特高压直流输电的输送容量更大、送电距离更远,且输电线路的走廊宽度为交流输电线路的一半;(2)直流输送的功率大小和方向可以实现快速控制和调节;(3)直流输电工程运行时,单极发生故障时,另一极还能够继续运行,并可以发挥过负荷能力,最大限度的减少输送功率的损失;(4)直流系统具有调制功能,可根据系统要求作出快速响应,提高电力系统暂态稳定水平;(5)采用直流输电线路使大电网之间互联,每个电网之间不会产生相互干扰和影响,并可在必要时迅速进行功率交换。
±1100kV特高压直流输电线路带电作业实用化技术研究

±1100kV特高压直流输电线路带电作业实用化技术研究发布时间:2021-11-18T02:38:44.337Z 来源:《福光技术》2021年18期作者:王霄飞[导读] 为实现±1100kV特高压直流输电线路的带电作业提供参考,具有一定的工程实用价值。
国网山西省电力公司输电检修分公司摘要:该文从昌吉至古泉首条±1100kV特高压直流输电线路的工程出发,分析此条直流线路的架设特点,并结合特高压直流带电作业的相关技术,对满足1100kV特高压直流输电线路要求的带电作业安全防护用具、进出等电位作业方法、工器具及其技术标准进行全面总结。
为实现±1100kV特高压直流输电线路的带电作业提供参考,具有一定的工程实用价值。
关键词:±1000kV特高压直流输电线路;带电作业;实用化技术1.±1100kV昌吉至古泉特高压直流输电线路概况与设备特点1.1塔窗尺寸与工作难度本线路直线塔采用“V”型绝缘子,工作电压及雷电过电压对塔头空气间隙不起控制作用,而操作过电压及带电作业工况直接影响塔头规划设计,合理选取操作过电压及带电作业工况下的空气间隙,对保证线路安全运行、有效控制工程投资十分重要。
设计中要求带电作业间隙还应考虑人体活动范围0.5m。
通过带电作业方式调整,带电作业间隙不作为塔头设计的控制条件。
±1100kV线路河南段建成投运前,对现场杆塔的间隙距离进行了现场测试。
根据国家电网公司企业标准《±1100kV直流输电线路带电作业技术导则》(报批稿),在1.5pu下,其带电作业要求的间隙距离9m,最小组合间隙距离为9.6m。
现场实测结果表明,杆塔塔身到均压环的最小距离约为9.6m,横担下表面到均压环上沿的距离约为10.1~13m,河南段直线杆塔的间隙距离基本均满足带电作业的要求。
根据±1100kV昌吉至古泉特高压直流输电线路设计施工总说明书可知,线路的耐张绝缘子片数是按照污区等级进行绝缘配置。
±1100kV特高压直流输电的可行性及关键技术

±1100kV特高压直流输电的可行性及关键技术摘要:本文介绍了特高压直流输电的技术特点,并在现有±800kV特高压直流输电工程项目的基础上,结合近几年我国相关领域的技术研发成果,论述了发展±1100kV特高压直流输电工程的可行性,并针对发展±1100kV特高压直流输电工程提出了需要重点解决的技术问题和关键思路。
关键词:±1100kV 特高压直流输电换流站晶闸管电磁环境1、前言我国虽然地大物博,电力资源的分布却极不平衡,中部和东部发达地区的电力需求约占全国的69%,而水能和煤炭资源却不足全国的25%,电力供应紧张。
为了缓解这一形势,实现能源的优化配置,远距离、大容量的输电工程成为了必然的解决途径。
当前我国特高压直流输电工程的最高等级为±800kV,如云广特高压直流输电工程、向家坝至上海直流输电工程、锦屏至苏南直流输电工程等,为我国特高压直流输电的发展积累了工程实践经验。
随着输电距离和送电容量加大,考虑到设备的制造和运输难度、线路的损耗等,必须提高直流输电电压等级。
国家十二五特高压电网的重点工程——准东至重庆±1100kV特高压直流输电工程,是“疆电外送”的重要能源通道,全线总长度约2687千米,总投资370亿元,预计2014年投运,届时这一工程将打破世界输电工程电压等级、输送容量、输电距离三项纪录。
2、特高压直流输电的技术特点(1)特高压直流输电的输送容量更大、送电距离更远,且输电线路的走廊宽度为交流输电线路的一半;(2)直流输送的功率大小和方向可以实现快速控制和调节;(3)直流输电工程运行时,单极发生故障时,另一极还能够继续运行,并可以发挥过负荷能力,最大限度的减少输送功率的损失;(4)直流系统具有调制功能,可根据系统要求作出快速响应,提高电力系统暂态稳定水平;(5)采用直流输电线路使大电网之间互联,每个电网之间不会产生相互干扰和影响,并可在必要时迅速进行功率交换。
±1100kV特高压直流输电线路电磁环境研究

±1100kV特高压直流输电线路电磁环境研究摘要:就我国目前电力企业领域发展现状而言,研究特高压直流输电线路电磁环境问题具有深远现实意义的,是对我国特高压输电线路工程发展的有效促进。
本文基于±1100kV直流输电线路无线电干扰原理及直流输电线路无线电干扰限值建议分析,实证研究了该输电线路所处的具体电磁环境。
关键词:±1100kV特高压直流输电线路;电磁环境;导线;无线电干扰对特高压直流输变线路工程而言,它其中的电磁环境决定了整体工程输电线路的基本最终成型结构与工程建设费用。
因此,应该深入研究该线路的电磁环境,本文主要从无线电干扰方面切入研究话题。
一、±1100kV特高压直流输电线路无线电干扰研究在特高压直流输电线路中,无线电干扰是比较常见的电磁环境影响因素。
它是指在正常电压运行环境下,特高压直流输变电线路导线表面所存在的电晕放电效应,这种电晕放电会对周围线路产生影响,特别是对无线电正常接收影响最大,这就造成了无线电干扰。
(一)无线电干扰产生的基本原理分析上文所说的电晕电流会形成脉冲注入导线效果,并沿着导线向特高压直流输变电线路两边顺向流动,最终促成范围磁场,它又被称之为“无线电干扰场”。
考虑到干扰场中电晕放电点及电流注入点都是均匀分布的,所以可以将导线视为是脉冲重复率高但基本稳态的电流场,且这一电流稳态场也具有一定的脉冲效果。
基于国内无线电干扰限值,同时考虑到直流、交流线路无线电干扰特征的不同,我国±1100kV特高压输电线路在经过经过高海拔地区特殊性影响下,它的正极导线对地投影20m以外的线路走廊边沿无线电干扰限值应该为0.5Hz,通常情况下一般地区取值为56dB(μV/m),如果是海拔高度高于1000m以上,取值应该调整至60dB(μV/m)[1]。
(三)对电磁环境中无线电干扰的计算分析对于电磁环境中无线干扰的计算,人类已经积累了大量的测量数据与总结经验,目前国际上对电磁环境中无线电干扰因素的影响计算主要包括两种推荐计算公式。
±1100kV特高压直流输电线路工程架线施工技术研究

±1100kV特高压直流输电线路工程架线施工技术研究摘要:通过大量研究表明,在目前城市化和工业化快速发展的环境中,特高压直流电凭借输送容量大、电压高、输送距离长等优势取代了传统电流,并为电力企业建设电网指明了方向。
但无法忽略的是,在实际施工中,由于缺少规范的施工方式,不仅出现了各种问题,还威胁了人们的生产安全。
故而,需要利用合理的架线施工方式确保施工质量。
本文基于±1100kV特高压直流输电线路工程架线施工技术研究展开论述。
关键词:±1100kV特高压;直流输电线路工程;架线施工技术研究引言±1100kV特高压直流输电工程,是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输电距离最远、技术水平最高的特高压输电工程。
1±1100kv特高压直流输电特点及架线施工难点±1100kv特高压直流输电具有下列特点:①电压达到±1100kv,对电压设备提出较高的研发要求;②增加了送电距离,±1100kv特高压直流输电能送电达1500km;③扩大了送电容量,±1100kv特高压直流输电工程的输电容量5GW与6.4GW和直流额定电流3125A与4000A有效对应。
基于特高压直流输电的电压特点,加大了制造特高压直流输电设备的难度,增强了设备的绝缘性能,提高了对±1100kv特高压直流输电线路的架线施工标准:①交叉跨越施工。
其在架设高压输电线路中时常出现,为保证施工人员的安全,需要综合思考承力索的截面承载力;②由于导线质量偏大,施工人员要结合工程特点对每个直线塔的垂直荷载分别计算;③施工中紧密结合牵引力挑选牵引绳和导引绳。
由于目前施工环保思想的兴起,施工中采取不落地展放对导引绳和牵引绳科学处置;④由于耐张串产生较大重量,空中作业时要采取适合的方法进行起吊。
但紧线过程会产生较大的张力,要求施工人员采取合理的方法实施紧线操作。
作业中利用高空对接的方式进行挂线,并根据前后顺序处理众多导线,防止它们彼此干扰。
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图 2 单 V 复合绝缘子电位分布三维云图 Fig. 2 Potential distribution drawing of Sing V-type insulators
图 3 单 V 复合绝缘子电场分布云图 Fig. 3 Electric field distribution drawing of Sing V-type insulators
3 不同比例 Y 型串电场计算结果
计算时施加电压为系统最高运行电压 1122kV,1:1 比例下 Y 型绝缘子串电位如图 2 所 示, 各关键部位的电场分布云图如图 3~图 5 所示。 1:1、2:1 和 4:1 比例下 Y 型串各关键部位的电场 计算结果如表 2 所示。
2 电场计算模型
采用 Ansys 有限元仿真软件,按照± 1100kV 准东-华东特高压直流工程大风区典型直线杆塔 和连接金具串图等结构尺寸建立仿真模型。Y 型 复合绝缘子串总长应接近单支 V 型复合绝缘子的 结构高度,按照 15m 考虑。V 和 I 部分按照 1:1、 2:1 和 4:1 进行分配时的长度分配分别为:7.5m: 7.5m、10m:5m 和 12m:3m;其中 V 部分采用 单 V 形式,V 串夹角为 120° ,I 部分采用双 I 形 式,联间距 800mm。Y 型串 V 和 I 按照 1:1 比列 分配时的仿真计算模型如图 1 所示。Y 型串均压 环沿用± 1100kV 直流线路 V 型串的均压环配置方 案,具体配置方案如表 1 所示。
为了对比分析在相同条件下, 采用 Y 型绝缘 子串和采用单 V 型绝缘子串这两种情形下的电场 分布特性, 对单联单 V 型绝缘子串的电场分布特 性进行了仿真研究。 单联单 V 型绝缘子串模型搭 建过程中考虑绝缘子结构高度总长 15m,为保持
图 4 大均压环表面电场分布云图 Fig. 4 Electric field distribution drawing of big ring
图 7 单 V 复合绝缘子电位分布三维云图 Fig. 7 Potential distribution drawing of Sing V-type insulators
中国电机工程学会 2016 年年会论文集
最大场强为 0.438kV/mm。从电场分布特性的角 度来看,Y 型绝缘子串 V 和 I 的比例按照这三种 分配方案时,绝缘子串和均压环表面最大场强均 满足均压环表面最大场强控制在 2kV/mm、复合 绝缘子表面最大场强控制在 0.5kV/mm 的限制要 求。 2)对于 Y 型绝缘子串,随着 V 部分和 I 部 分比例的逐渐增大,均压环表面最大场强值也逐 渐增大,且逐渐接近单 V 型绝缘子串,但变化不 明显。
Tab. 1 Configuration scheme of grading ring
均压环形式 高压侧 低压侧 大跑道 环 小圆环 中圆环 管径/mm 150 350 60 350 外径/mm 圆形部分:1350 跑道长度:800 50 560 50 屏蔽深度 h/mm 270 50 60 50
Y 型连接处 小圆环 (各配置一个小圆环)
图 1 Y 型串电场计算模型 Fig. 1 Electric field calculation model of Y-type insulators 表 1 均压环配置方案
中国电机工程学会 2016 年年会论文集
时,绝缘子串和均压环表面最大场强均满足场强 控制值控制要求。
4 不同比例 Y 型串与 V 型串的电场特性 对比分析
在同等极间距 26m 下进行对比,将 V 型绝缘子 串夹角改为 110° ,其他计算条件保持不变。 单 V 型绝缘子串电位和电场分布云图如图 6~图 9 所示,各关键部位的最大电场强度如表 3 所示。
图 5 复合绝缘子表面电场分布云图 Fig. 5 Electric field distribution drawing of composite insulator 表 2 Y 型串关键部位电场强度 单位: kV/mm Tab. 2 Electric field distribution at key point of Y-type insulators unit: kV/mm
中国电机工程学会 2016 年年会论文集
±1100kV 输电线路 Y 型绝缘子串电场分布 特性研究
毛艳,丁玉剑,邓桃,王晰
中国电力科学研究院,北京市 海淀区 100192
Research on Electric Field Calculation for 1100kV Y-type Insulators Transmission Tower
MAO Yan, DING Yu-jian, DENG Tao, WANG Xi China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China
ABSTRACT: Zhundong-Huadong ± 1100kV UHVDC 了± 1100kV 直流线路 Y 型绝缘子串杆塔的电场计算及均 压特性仿真分析,获得了 Y 型绝缘子串 V 和 I 部分按照 1:1、2:1 和 4:1 比例分配下的电场强度分布特性,并与 V 型复合绝缘子串的电场特性进行了对比分析。 研究结果表 明, Y 型绝缘子串按照这三种比列分配时, 均压环表面最 大场强为 1.740kV/mm ,复合绝缘子表面最大场强为 0.438kV/mm,均压环和复合绝缘子串表面最大电场强度 均满足场强控制要求, 且随着 V 部分和 I 部分比例的逐渐 增大, 均压环表面最大场强值也逐渐增大, 并逐渐接近单 V 型绝缘子串, 但变化不明显。 研究成果为后续特高压直 流线路 Y 型串的设计和建设提供了有力的技术支撑。 关键词:± 1100kV;Y 型绝缘子串;电场特性
KEY WORD: ±1100kV;Y-type insulator string ;
1 引言
以往800 kV 直流输电线路工程中,单回路 直线塔主要采用自立式铁塔,其塔头采用羊角型 布置,导线采用双极水平排列 V 串的挂线方式。 在±800 kV 直流输电线路上, 采用 Y 型绝缘子串 可有效减小大风区 V 型绝缘子串屈曲受力或 I 型 绝缘子串的风偏问题。 ±1100 kV 电压等级更高, 所需的极间距离、间隙距离更大,采用 Y 型绝缘 子串的布置方式将能进一步提交其经济性,但这 种布置方式将对绝缘子串的电场分布带来一定的 不利影响,需要进行相关研究。根据以往经验, 特高压直流输电工程绝缘子串类型一般采用 V 型, 而 Y 型绝缘子串作为一种较新的架空线路绝 缘子串布置方式, 与 V 型绝缘子串具有相似的功 能,都可以限制绝缘子串的摇摆角,并有效地减 小塔头尺寸及线路走廊的宽度,但其结构决定了
图 6 单 V 复合绝缘子串电场计算模型 Fig. 6 Electric field calculation model of single V-type insulators
0.514 0.684 1.167
从表 2 可以看出, 三种不同比例下的 Y 型绝 缘子串均压环表面最大场强为 1.740kV/mm,复 合绝缘子表面最大场强为 0.438kV/mm,均满足 均压环表面最大场强控制在 2kV/mm、复合绝缘 子表面最大场强控制在 0.5kV/mm 的限制要求。 因此,从电场分布特性的角度来看,Y 型绝缘子 串 V 和 I 的比例采用 1:1、2:1 和 4:1 分配方案
transmission project will be built soon in China. In some special areas, the Y-type insulator string can be used in the straight line tower. For the problem of the electric field distribution characteristics of Y-type insulator string, the simulation analysis of Y-type insulator string is carried out, the electric field distribution characteristics of Y-type insulator strings are obtained which the V and I are distributed in accordance with 1:1, 2:1 and 4:1 ratios, and the electric field characteristics are compared and analyzed with V-type composite insulator strings. The results show that the Y-type insulator in accordance with the three rate allocation, the maximum electric field strength of grading rings and composite insulators are 1.740 kV/mm and 0.438kV/mm respectively, they all can meet the control requirement. All the calculation results meet the electric filed requirements. and with the increase of the proportion of the V part and the I part, the maximum field strength of rings surface also increases. and gradually close to the single V-type insulator string, but the change is not obvious. The research results can provide relevant technical basis for subsequent UHVDC project Y-type insulators design and construction.