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[硕士论文] 袁振宗
电气工程 山东大学 2017(学位年度)
摘要:对于特高压直流输电线路来说,绝缘配置对于其运行水平及输电容量有极大的影响。由于电压等级非常高、输送容量特别大、输电距离特别长等特点,一旦特高压直流输电线路的绝缘发生故障,将会带来严重的经济损失以及强烈的系统不稳定性。此外,由于高压直流输电会产生“静电吸附效应”,因此绝缘子表面积污比较严重,同时直流绝缘子表面污闪特性与交流的有很大区别,以上因素导致高压直流线路的污闪现象比较严重,污闪放电事故与交流同电压等级的输电线路相比较为明显。因此,合理选择和配置特高压直流输电线路的绝缘情况,对于建设坚强智能电网、提高系统运行水平具有至关重要的作用。
  本文结合我国实际运行及目前在建的数条±800kV特高压直流输电线路所经地区的气候及污湿特点,通过参考和借鉴其在绝缘方面的设计和配置情况,主要从以下几个方面考虑,对±800kV特高压直流输电线路的塔头空气间隙和绝缘配置情况给出设计意见:
  (1)通过分析直流输电线路的放电特性、操作冲击放电特性以及雷电冲击电压这几个方面对塔头空气间隙的影响,考虑风偏、海拔等因素的作用,结合相应试验,来设计确定塔头空气间隙的绝缘配置。通过各种试验研究,结合已投运高压、超高压线路的长期运行经验情况,可知工作电压与雷电冲击电压对高压直流输电线路在塔头的空气间隙的绝缘配置方面不是关键性因素,而操作冲击电压与线路运行电压等级直接相关,是决定塔头绝缘配置设计的关键性因素。带电作业由于其作业方式的灵活多样性,一般情况下也不会成为线路绝缘间隙尺寸的控制因素。线路所处不同海拔环境下,需根据标准气象条件下进行海拔校正。而采用不同绝缘子串型时,塔头空气击穿通道不同,且风偏作用下与塔头的距离不同,同样是塔头窄气绝缘设计所兼顾的重要因素之一。综上所述,如何选取合适的操作冲击电压以及风偏影响下塔头空气间隙的大小成为了设计塔头的重要设计根据,上述设计对于±800kV特高压输电线路的安全运行与维护具有重要意义,同时对于合理控制造价也十分具有参考价值。
  (2)通过分析复合、瓷、玻璃绝缘子各自不同的性能与特点,对特高压直流输电线路绝缘子形式选择提出建议。在一般区域,耐张串一般选择瓷绝缘子或玻璃绝缘子,悬垂串可根据地区污秽程度,合理选择复合绝缘子或玻璃绝缘子;对于重冰区,因复合绝缘子的绝缘性能下降比较严重,一般选择瓷绝缘子或玻璃绝缘子;对于高海拔地区,悬垂串一般也采用复合绝缘子,耐张串采用瓷绝缘子或玻璃绝缘子。
  (3)以山西晋北-江苏南京工程为例,对绝缘子强度选择情况进行说明。同时以爬电比距法、耐污受法、按±500kV绝缘水平外推法对±800kV特高压直流输电线路的绝缘子串长(片数)选择进行说明。充分考虑特高压直流输电线路长期暴露在野外自然环境中,表面盐密、灰密比值情况及绝缘子上下表面污秽分布不均已情况,并均加以修正。并且,因特高压直流输电线路路径较长,途径地形环境复杂,沿线海拔存在较大差异,在确定绝缘子串长时充分考虑海拔高度对串长的影响,并加以修正完善。
  (4)在华北、华东(主要以山东地理境内为主)电网污区划分的基础上,对山西晋北-江苏南京工程沿线自然地理与气候特征,各区段污湿特性、邻近交直流线路等值盐密测量结果和运行经验进行了全面调查分析,推荐了山西晋北-江苏南京直流线路沿线的污秽水平分布。提出直流轻、中和重污区所占线路总长的比例分别为0%,32.9%和67.1%。并针对以上情况,对山西晋北-江苏南京工程的绝缘配置情况进行说明,对±800kV特高压直流输电线路的工程实践,提出了一种比较有效实用的计算和与选型建议。
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