1000kV交流特高压变电站电气设备抗震设计研究
1000kV

1000kV特高压变电站电气设计关键技术研究张达国网山东省电力公司检修公司,山东济南 250021摘要:中国能源和经济社会协调发展要求我国大力发展特高压输电,主电网将由超高压升级为特高压,特高压电网面临着巨大的机遇和挑战。
在特高压输电的关键点变电站方面,其所具有的供电安全可靠性也变得越来越重要。
在特高压变电站的设计中,掌握好关键的技术要领,确保特高压变电站的安全运行。
关键词:1000kV特高压;变电站电气设计;关键技术中图分类号:TM862 文献标识码:A 文章编号:1671-5810(2015)48-0140-021 引言中国能源资源和能源消费极不均衡,地域分布呈现“北多南少、西多东少”的格局,能源基地距离中东部地区上千多公里。
现有的500千伏电网输电能力有限,为实现能源的大范围资源优化配置,建设具有远距离、大容量、低损耗输电能力的特高压输电系统,是实现能源工业可持续发展的重大战略选择,因此针对特高压变电站的关键技术进行分析,掌握核心技术及要点,确保特高压电网的安全将尤为重要。
2 简述随着特高压关键技术的攻克、1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程、向家坝-上海±800kV特高压直流输电示范工程的顺利建成投产,特高压技术已日趋成熟,并且我国将大力发展特高压交流和特高压直流输电,预计“十三五”期间,特高压工程将全面加快实施,关键技术的设计作为工程前期及建设阶段的重点,将影响整个特高压工程的建设进度和质量,本文将从过电压保护、绝缘配合及电气接地三个关键技术进行研究。
3 1000kV特高压变电站电气设计关键技术要领3.1 过电压保护3.1.1 特高压变电站的内部过电压保护内部过电压是因电力系统故障而引起能量的转化,造成瞬时或持续高于电网额定电压,并对电气设备造成威胁的电压升高。
内部过电压分为操作过电压和暂时过电压两大类,其中在故障或操作时瞬间发生的称为操作过电压,其持续时间一般在几十毫秒之内;在暂态过渡结束以后出现,持续时间大于0.1秒甚至数小时的持续性过电压称为暂时过电压。
特高压交流设备通过联合抗震、减震试验

热。 室 内升压 站 的电 厂也应 对此 类缺 陷加 以重 视 。 沿 海
作者 简 介 : 张 钰( 1 9 8 6 ) , 男, 江苏 南通 人 , 助 理 工程 师 , 从 事 高 电压 试验 及 现
场检 测工 作 : 杨 晓慧 ( 1 9 8 5 ) , 女, 江苏 泰州 人 , 助 理 工程 师 , 从 事 电力 勘测 与 设 计 工作 。
3 结 束 语
基于 2 0 1 2年 红 外检测 工作 中检测 到 的各 类 缺陷 . 建议 电厂巡 检人 员在 今后 现场 检测 时 应 注意 以下 发热
缺 陷类 型及 缺陷 设备 类型 : ( 1 )对 于变压 器类 设备 的检测 .应重 视各 电厂 主
变封 闭母 线及 升 高座 部位 由于 涡流 引起 的发热 缺 陷 的 检测 。 检 测时 应注 意对 比相 似 负荷 、 环 境 条件下 的历史 检测数 据
为合 理安 排检 修工 作提供 依 据
参考文献 :
[ 1 ] D L / T 6 6 4 ~2 0 O 8 . 带 电设 备 红外 诊 断 应 用规 范 I s ] . 北京 : 中国
1000kV 特高压并联电抗器研制

1000kV特高压并联电抗器研制宓传龙,汪德华,陈荣(西安西电变压器有限责任公司)摘要:特高压输电线路用1000kV并联电抗器具有目前国际上电压等级更高和容量特大的特点,本文结合特高压工程的技术要求,对研制1000kV电抗器的核心技术,包括主纵绝缘结构,漏磁场分析,消除局部过热,降低振动和噪声,温升计算和机械强度校核等方面进行了计算分析和阐述。
关键词:特高压;并联电抗器1 引言并联电抗器是高电压、远距离交流输电网络中不可缺少的重要设备,用来补偿长线上的充电电流,消弱电容效应,限制系统工频电压升高和操作过电压,消除同步发电机带空载长线时产生的自励磁现象。
特高压输电线路的充电功率大,就单位长度输电线路而言,它的充电功率约是500kV输电线路的4~5倍,需要特高压并联电抗器进行无功补偿。
晋东南-南阳-荆门特高压试验示范工程线路无功补偿度达到100%,其中晋东南站3×320Mvar,南阳6×240Mvar,荆门3×200Mvar。
320Mvar并联电抗器是特高压试验示范工程中的关键设备之一,前所未有的电压等级和特大容量,使研制面临巨大的困难。
为此,开展特高压并联电抗器关键技术的研究,成为特高压试验示范工程建设的核心工作之一和重中之重。
本文就特高压并联电抗器研制中的关键技术作简要的介绍。
2 1000kV电抗器主要技术参数1)型式:户外、单相、油浸、间隙-铁芯2)冷却方式:ONAF3)额定电压:1100/3kV4)额定频率:50Hz5)额定容量:A型 320Mvar,B型 240Mvar,C型 200Mvar。
6)绝缘水平首端:ACSD:1100kV 5minBIL:2250kVCI:2400kVSI:1800kV7)饱和特性:在0~140%额定电压时伏安特性为线性。
对应于1.4倍和1.7倍额定电压的连线平均斜率不得小于非饱和区域磁化曲线斜率的50%。
磁路完全饱和时,电抗器最终饱和电感值应为不小于额定电压下电感值的40%。
特高压变电站设备抗震设防的设计

电 力 系统 在 地 震 tf1遭 剑 破 坏 , 会 造 成 很 人 的 rf接 经 济 损 火,Jf:影 响 』、 急救 火 I 作 和正 常 济 f 会运 行、 fjl发 其他 次 灾害 。在 2008 汶 川地 -lJ'lJU川 l10 kV 及 以上 变 电站 IfI仪变 ¨ 器受 统 汁就 仃 渗渊 40多起 、移 化 7起 、食 管损 58起 ;20l3 Jf卜叫川 省芦 I』I地
电 网设 计 特高压变电站设备抗震设防的设计
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GB 50260确 定 , 国 内学 肯 也 曾 对 中、 美、 f=i 等 电 C设 箭抗 震 设防标 准 进 行 了讨 论和 对 比研 究 。 n 20l3 新修 订的 《电力设施 抗 震设 汁 范 》GB 50260---2013实 施 以 来 ,将 原 1996版 的 电 C设 彳爵最 I两抗 震 设防 水 平 从 8度 提 苗剑 了 9度 。虽然存 近 的特 高 变 电站 、换流站 建 设 ·{I'通 过采 取变 瓜器 隔震 、柱式 设备 的消 能减震 、 复 合 材 料套 管 等 措 施 能够 ‘定程 度 地 提 高 电气 设 桥 抗 震水 平 , 然而 具 体 I 程 设 ‘II1对 抗 震 设 防 的 标准 确 定 、 参数 选 取 、 具体 汁算 面 还 存 在 不 HJJ确 之 处 。 本 文 通 过 对 规 范 条 文 的解 读 、 讨 沦及 与国外 标准 的对 比,针对 特 高 变 压 器 、 换 流 变 套管 以及 本 体 与基 础 的 连接 两 方面 抗 震 l5芝计 t}1的 问题 展 歼分析 ,提 出了几 点建 议 。
Abstract:Considering high transmission power and investment,and large size and weight of electrical eqtlipment the seismic fortif ication in UHV transmission and transformation projects is significant and dificult,especially in the construction sites of basic intensity eight and above.Seismic design is m ainly based on the nationaI standa v‘d GB50260—20 1 3 in domestic UHV substations and conve ̄er stations engineering.But the seism ic tbrtif ication criterion parameter selection,strength check is not expl icit in some cases.In this paper main provisions of the national standard are interpreted,discussed and compared with foreign standards Seism ic design of UHV transfornaer bushing and equipment anchorage is tbcused and som e suggestions are proposed. Key WOrds:Ultra—High Voltage(UHV);seismic design;electrical equipment;busing;composite materia1.
1000kV 特高压交流变电构架设计和试验研究

1000kV特高压交流变电构架设计和试验研究 耿景都1,巢琼2,李清华1,林小兵2,安平 1(1. 中国电力科学研究院,北京,102401;2. 华东电力设计院,上海,200063)摘要:本项目对1000kV特高压交流变电构架进行了设计和试验研究,研究结果为特高压工程变电构架设计提供了可供借鉴理论依据,为特高压交流示范工程变电构架的设计建设打下了坚实的理论和实践基础。
关键词:特高压;交流;变电构架;钢管格构式;联合构架;模型试验1 引言随着我国经济的持续、高速发展,电力能源供求矛盾日趋尖锐。
但由于电力需求主要集中在经济蓬勃发展的东部地区,而电力资源主要分布在资源丰富的西部地区,所以长距离、大功率的电力输送便成为亟待解决的课题。
为了满足电力资源合理配置的需要,也为了提高电力输送的可靠性、经济性,就需要开展特高压输变电技术的研究,建设特高压输变电工程,为我国经济的健康、持续发展提供必要条件。
1000kV晋东南~南阳~荆门特高压输变电工程的建设可实现跨大区、跨流域的水电火电互济,变输煤为输电,使电网更加可靠,并且可以引导电源建设,使我国的资源开发更为合理。
同时,特高压输变电工程的建设也可以促使我国电力设计、制造、施工水平实现飞跃。
1000kV变电构架的设计研究是特高压变电站设计及安全运行的前提。
相对于其它较低电压等级,其自身的高度和跨度及作用于其上的荷载等均有较大程度的增加,具有高度高、荷载大的特点,决定了它的重要性,因此设计安全、经济、美观的变电构架是本课题的关键和核心问题。
1000kV目前属国内最高电压等级,国内尚无工程实例。
为充分体现示范作用和先进性,保障1000kV级交流变电构架的技术可靠性和经济性,在保证安全可靠的前提下尽量降低工程造价,需对本课题的研究成果进行试验,验证变电构架设计成果,积累设计经验,为后续1000kV或更高电压变电工程构架设计提供参考和借鉴。
研究结果通过试验的验证后将直接应用于工程建设,确保特高压输变电工程的可靠性、先进性、经济性目标的顺利实现。
干式变压器的地震抗震设计与可靠性分析

干式变压器的地震抗震设计与可靠性分析地震是自然界中一种破坏性极大的地表震动现象,能够对建筑物和设备造成严重的破坏。
对于电力系统中的变压器来说,地震的破坏性更是不可忽视。
因此,对干式变压器进行地震抗震设计与可靠性分析,具有非常重要的意义。
本文将探讨干式变压器的地震抗震设计和可靠性分析的相关内容。
首先,干式变压器的地震抗震设计需要从两个方面考虑,即结构设计和材料选型。
在结构设计方面,应根据地震力的作用原理,通过合理的结构布局和强度设计,增加干式变压器的地震抗力。
例如,采用抗震支撑结构、设立抗震支座、增加重物质量、加强连接部位的刚度等措施,能够提高变压器的抗震能力。
在材料选型方面,应选择具有良好的抗震性能的材料。
例如,采用高抗震材料,如高强度钢材和抗震性能良好的阻燃绝缘材料等,能够进一步提升变压器的地震抗力。
其次,对于干式变压器的可靠性分析来说,可靠性评估是一个重要的工作。
通过可靠性评估,可以有效地评估变压器在地震条件下的可靠程度,并制定相应的维护策略。
可靠性评估应包括两个方面的内容,即定性评估和定量评估。
在定性评估方面,可以通过分析变压器的结构特点、抗震措施的实施情况以及历史地震数据等,来评估变压器在地震条件下的可靠性。
在定量评估方面,可以通过数学模型和统计方法,对变压器的地震可靠性进行量化评估。
通过对不同参数的敏感性分析,可以找到影响变压器地震可靠性的关键因素,并制定相应的改进措施。
除了地震抗震设计和可靠性评估外,维护和监测也是保证干式变压器安全可靠运行的关键。
地震前后应加强对干式变压器的巡检和维护,及时发现变压器的损伤和隐患,并采取相应的修复和保护措施。
此外,还可以利用现代监测技术,如振动传感器和应变传感器等,对干式变压器进行实时监测。
通过监测数据的分析,可以及时发现异常情况,并采取相应的措施,以保证干式变压器的安全运行。
总之,干式变压器的地震抗震设计和可靠性分析是确保变压器在地震条件下安全可靠运行的重要工作。
1000 kV特高压大跨越输电塔调谐质量阻尼器减振效果分析

Vol.A ’No.Jirn.2021第44卷第3期2021年6月武汉科技大学学报Journal of Wuhan University of Science and Technology DOI :10.3969/j.issn.1674-3644.2021.03.01 11000 kV 特高压大跨越输电塔调谐质量阻尼器减振效果分析陈政清」,王 茁」,牛华伟」,张宏杰2(.湖南大学风工程试验研究中心,湖南长沙,4 10082 ;.中国电力科学研究院有限公司,北京,100 92)摘要:本文结合有限元模拟和风洞试验方法,研究了大跨越输电塔这一类高耸结构在有、无调谐质量阻尼器(TMD)时的风振响应.结果表明,当阻尼器占主结构质量比为2%时,对结构在横线和顺线方向的第一阶弯曲振动控制较好,放置TMD 可增大结构的阻尼比,提高输电塔振动响应中的加速度均方根及位移均方根减振率,有利于输电塔结构整体的振动控制.关键词:大跨越输电塔;调谐质量阻尼器;有限元模拟;风洞试验;风振响应;振动控制;减振效果中图分类号:TU393.2文献标志码:A 文章编号:1674-3644(2021)03-0233-08高压输电线路是电力系统的重要组成部分, 其运行状态直接关系到电能输送及供给的持续、稳定与安全[1]。
输电线路上的大跨越输电塔属于 高耸结构,具有塔体高、结构柔、荷载重、自振周期 长等特点,对风荷载作用尤其敏感。
在我国,输电 塔风致破坏事故时常发生,对人民生命财产安全构成了巨大威胁,因此,必须针对输电塔的动力特性、风振响应以及振动控制开展系统研究以确保 其结构的安全与稳固。
自上世纪90年代以来,借助调谐质量阻尼器(TMD)提高输电塔抗风减振 效果的相关研究层出不穷⑵,高翔等[3]运用数值 模拟并基于风雨荷载的组合原理,对输电塔放置TMD 前后的风振响应进行了动力时程分析,验证了该阻尼装置减振的有效性。
Tian 等[4]进行 了大跨越输电塔TMD 减振效果的参数化研究, 通过数值计算分析了 0°、90。
特高压变电站设备抗震设防的设计

特高压变电站设备抗震设防的设计摘要:特高压输变电工程输送功率和投资高,电气设备尺寸和重量大,在基本烈度8度以上地区的抗震设防是一个重点和难点。
我国特高压变电站、换流站工程中主要依据《电力设施抗震设计规范》GB50260-2013开展抗震设计,但在具体设计中对设备抗震设防的标准确定、参数选取、强度校核方面还存在不明确之处。
关键词:特高压;变电站设备;抗震设防;设计1导言电力系统在地震中遭到破坏,会造成很大的直接经济损失,并影响应急救灾工作和正常经济社会运行、甚至引发其他次生灾害。
在2008年汶川地震中,四川电网110kV及以上变电站中仅变压器受损统计就有渗漏40多起、移位7起、套管损坏58起;2013年四川省芦山地震中,原规划的雅安1000kV变电站站址区域的地震烈度达到了9度。
确定变电站和换流站的抗震设防标准,需要综合考虑工程重要性、地震危险性、设备制造水平以及造价等多种因素。
特高压输变电工程电压等级和输送功率高,综合投资和重要性也较高,且电压等级越高在地震中的易损性也越高。
对于基本烈度8度以上的地区其电气设备的抗震设防是一个重点和难点。
工程设计中对特高压电气设备抗震设防标准的主要按照国标《电力设施抗震设计规范》GB50260确定,国内学者也曾对中、美、日等电气设备抗震设防标准进行了讨论和对比研究。
自2013年新修订的《电力设施抗震设计规范》GB50260—2013实施以来,将原1996版的电气设备最高抗震设防水平从8度提高到了9度。
虽然在近年的特高压变电站、换流站建设中,通过采取变压器隔震、柱式设备的消能减震、复合材料套管等措施能够一定程度地提高电气设备抗震水平,然而具体工程设计中对抗震设防的标准确定、参数选取、具体计算方面还存在不明确之处。
本文通过对规范条文的解读、讨论及与国外标准的对比,针对特高压变压器、换流变套管以及本体与基础的连接两方面抗震设计中的问题展开分析,提出了几点建议。
2电气设备的设防标准和设计地震动参数为了进一步研究和明确《电力设施抗震设计规范》GB50260—2013下的电气设备设防标准,首先将其设防目标和设计地震动参数与美国《变电站抗震设计推荐规程》IEEEstd953和国际电工委员会的IEC系列标准做一个比较。
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1000kV交流特高压变电站电气设备抗震设计研究
作者:芦海波
来源:《电子乐园·中旬刊》2020年第09期
摘要:特高压交流变电站在电网中具有非常重要的地位,如果地震造成特高压电气设备的损坏,将造成非常大的影响。
本文研究了高烈度地震区1000kV特高压变电站电气设抗震设计,提出了在电力设备选型、电力设备基础及支架抗震设计、设备引线设计等方面的电气抗震设计措施。
关键词:特高压;变电站;抗震;研究
0 引言
特高压1000kV交流电网在当今社会中具有重要的地位,一旦地震中遭到破坏,就会造成严重的社会影响和难以估量的经济损失。
因此,在特高压1000kV变电站建设过程中,抗震设计不容忽视。
本文对变电站电气设备地震破坏的原因进行分析,针对变电站抗震薄弱环节,提出变电站电气抗震设计建议。
1 变电站电气设备震害原因情况及破坏特点
1.1主变压器
变压器是变电站中重要的设备之一,是由铁心、绕组、绝缘、引线、油箱、相应组件装配完成以后,再注入变压器油而构成。
在历次地震灾害中,主变压器是极易损部件。
主变压器的震害主要表现为:本体脱轨或倾倒、套管根部断裂、地基沉陷、漏油、其它本体附件(散热器和潜油泵等)损坏等[2]。
1.2电瓷型高压电气设备
此类设备外绝缘部分一般都细长且为瓷套或瓷柱。
包括:断路器、隔离开关、电压互感器,电流互感器、支柱绝缘子、GIS套管、避雷器等。
这类设备在历次大地震中均有损坏。
震害主要为瓷柱断裂,断裂大多发生在瓷柱的根部[2]。
1.3屏柜类电气设备
主要包括开关柜、配电屏、控制屏、继电保护屏及通信、交换机等设备。
这类设备震害的主要原因是未采取可靠的固定措施,使设备在地震中发生位移或倾倒。
蓄电池大多因为其浮放在支撑木架或基础平台上,导致蓄电池移位、倾倒或跌落摔坏[2]。
2 国内变电站电气设施抗震研究进展
在变压器抗震研究方面,国内外学者多采用有限元分析方法研究变压器的抗震问题。
2005年郭振岩对110kV变压器进行了地震时的动力响应分析,研究结果表明结构的自振频率超过10Hz,变压器油对受力情况有较大影响[7]。
在電瓷型设备抗震研究领域,1999年张伯艳等以500 kV断路器为研究对象,计算了该设备在静力和地震作用下设备瓷柱根部的应力,并以此分析了该产品的抗震性能[10]。
2004年李哑琦等分析了导线对电气设备抗震性能的影响,结果表明设备间的连接导线会加大设的地震反应力[11]。
2.1试验研究方面
目前国内多所机构及院校均具有地震模拟试验台,可进行大型高压电气设备的抗震试验。
在1000kV北京东、1000kV潍坊特高压变电站设计中,对全站各电压等级的电气设备均进行了真型抗震试验,对设备的抗震能力进行了试验验证。
3.1000kV特高压变电站电气抗震设计
为提高变电站电力设施抗震能力,减少地震灾害损失,本文对变电站建、构筑物及电气设备地震破坏的原因进行分析,针对变电站抗震薄弱环节,提出变电站抗震设计建议。
3.1 特高压电力设施抗震设防标准
电气设施在材料、结构、功能与建筑物有着本质区别,国内的震害显示,变电站中电气设施的损坏程度要大于建筑物。
因此有必要针对电气设施采用与建筑物不同的抗震设防标准。
1000kV变电站的抗震设防烈度或地震动参数执行国家标准《中国地震动参数区划图》GB 18306的有关规定。
抗震设防烈度6 ~8度地区新建、扩建的1000kV变电站内电气设施,按抗震设防烈度提高1度进行抗震设防,开展了地震安全性评价的工程,按50年超越概率2%标准考虑。
当遭受到该抗震设防烈度及以下的地震影响时,不应损坏,能继续使用。
当遭受到高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时,可能发生损坏,经一般性修理仍可继续使用。
对新型设备或改型较大的设备,应采用振动台试验验证其抗震能力;对不具备整体试验条件的设备及通过试验且改型不大的设备,可采用部分试验或试验与分析相结合的方法进行抗震检验[14]。
3.2 电气设备选型优化
电气设备的选型是进行电气设备抗震设计的重要前提,为了减小电气设备在地震时受到破坏,应合理地进行设备选型。
电力设备首先选用设备重心低,顶部重量轻等有利于抗震的结构形式的电力设备。
1000kV主变、高抗套管高度尽量降低,套管采用直立式,采用独立的散热器及油枕支架。
加强套管与本体连接法兰部位的强度。
1000kV、500kV设备宜选用抗震性能较好的GIS(HGIS)设备,GIS(HGIS)断路器、母线宜低位布置;110kV设备宜选用抗震性能较好的GIS(HGIS)设备。
隔离开关选择三柱水平旋转式,顶部重量受力更稳定和平衡,因此抗震性能更好。
110kV 框架式电容器的电容器塔采用八支腿设计,并采用高强度支柱绝缘子。
复合套管抗震性能较好,可作为瓷套管的替代方案。
3.3 电气设备布置优化
综合考虑设备的抗震、受力、金具制造、施工的难度以及美观度等, 1000kV高抗回路采用抗震性能较好的四元件方案,系统由GIS套管、避雷器、电压互感器和高抗套管组成,设备连接采用管母硬连接。
1000kV主变进线回路避雷器直接从跨线引接,减小设备间的相互耦合作用力。
500kV GIS设备采用“一字型”布置方案。
110kV配电装置管型母线可采用悬吊式,避免因瓷质棒式支柱绝缘子引起的管母破坏。
110kV干式空心并联电抗器采用低位布置,并加装用非磁性材质的围栏。
110kV串联电抗器适当降低支架高度,需要时加装围栏保护,围栏采用非磁性材质。
4.结论
对于高烈度地震区的特高压变电站,重要电气设备和易震损电气设备在设计中要合理选型,尽量选择抗震性能较好的组合电器;对瓷套管类的电气设备,应选择高强度瓷套管并采取减震措施。
设备支架的设计应考虑支架的动力放大系数,使结构模型更符合实际。
另外,还需要在设备布置上采用低式布置等一系列措施,加强特高压变电站抗震安全。
参考文献
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