±800kV特高壓換流站閥廳金具防暈設(shè)計(jì)尺寸分析

趙男

摘要：換流站是電力系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行體系當(dāng)中的重要結(jié)構(gòu)，電力系統(tǒng)在運(yùn)行期間交流和直流電的轉(zhuǎn)換都需要依靠換流站來(lái)完成，而換流站逐漸形成特高壓模式，使得換流站電力工程運(yùn)行的功率和電流水平都顯著提升，閥廳金具的設(shè)計(jì)成為換流站電力工程運(yùn)行質(zhì)量和狀態(tài)的直接影響因素，而閥廳金具防暈效果優(yōu)化需要通過(guò)對(duì)起暈場(chǎng)強(qiáng)的控制實(shí)現(xiàn)，本文將通過(guò)對(duì)不同海拔高度的特高壓換流站進(jìn)行起暈電壓試驗(yàn)與控制分析，來(lái)對(duì)金具防暈設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：±800kV特高壓換流站;閥廳金具;防暈設(shè)計(jì)尺寸

一、±800kV特高壓換流站閥廳金具防暈設(shè)計(jì)的基本現(xiàn)狀

±800kV特高壓換流站閥廳金具主要就是負(fù)責(zé)將各個(gè)電力設(shè)備進(jìn)行有效的連接，同時(shí)金具需要與管形母線進(jìn)行配合完成設(shè)備連接。我國(guó)的閥廳金具裝置還沒(méi)有形成統(tǒng)一的規(guī)格分類標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)金具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以將其分成連接金具、接續(xù)金具、防護(hù)金具這幾種。在進(jìn)行金具防暈設(shè)計(jì)時(shí)，是對(duì)各項(xiàng)生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化處理來(lái)實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)是對(duì)金具曲率半徑值進(jìn)行擴(kuò)大，或者是對(duì)邊角進(jìn)行圓角處理，這些設(shè)計(jì)操作都能夠明顯的強(qiáng)化金具防暈性能。另外在金具結(jié)構(gòu)的外部設(shè)置屏蔽球等結(jié)構(gòu)，能夠在金具表面形成一層保護(hù)，避免金具表面出現(xiàn)電暈的情況。

二、±800kV特高壓換流站閥廳金具防暈設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)

我國(guó)針對(duì)±500kV直流換流站的建設(shè)規(guī)劃力度比較強(qiáng)，在閥廳金具設(shè)計(jì)當(dāng)中基本都可以應(yīng)用國(guó)產(chǎn)的金具設(shè)備來(lái)構(gòu)建良好的運(yùn)行狀態(tài)。而針對(duì)±800kV特高壓換流站的建設(shè)研究還沒(méi)有達(dá)到相對(duì)完善的狀態(tài)，閥廳的金具設(shè)計(jì)更多的是應(yīng)用國(guó)外提供的設(shè)施，應(yīng)用建設(shè)的成本比較高，在后期設(shè)備運(yùn)行期間，運(yùn)維養(yǎng)護(hù)工作的工作量比較大，缺乏經(jīng)濟(jì)性。實(shí)際±800kV特高壓換流站當(dāng)中的閥廳金具是通過(guò)多樣化的設(shè)備進(jìn)行連接與結(jié)合，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中將載流、發(fā)熱狀態(tài)、場(chǎng)強(qiáng)分布、起暈狀態(tài)、機(jī)械運(yùn)行以及受力均衡性等因素進(jìn)行綜合的考量，并會(huì)對(duì)整體的外形和連接的模式進(jìn)行規(guī)范調(diào)控，在金具防暈設(shè)計(jì)期間通常都會(huì)應(yīng)用三維電場(chǎng)仿真計(jì)算來(lái)進(jìn)行模擬，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)電暈特性進(jìn)行掌握，基本閥廳金具的起暈電壓結(jié)果數(shù)值都比閥廳正常運(yùn)行電壓值要高，還需要結(jié)合安全與成本的角度對(duì)電暈控制合理性進(jìn)行研究。

三、管形金具起暈的場(chǎng)強(qiáng)控制

起暈電壓試驗(yàn)分析

在試驗(yàn)之前需要選擇管徑規(guī)格不同的管母線，并在兩種海拔高度的特高壓換流站當(dāng)中分別進(jìn)行電壓試驗(yàn)測(cè)量，以此來(lái)得到不同海拔高度水平下，管母線在管徑逐漸變大的情況下，對(duì)應(yīng)的電暈變化情況。因而可以選擇分別在海拔高度100米和海拔高度4200米的實(shí)驗(yàn)基地開(kāi)展電暈試驗(yàn)，設(shè)置管徑分別為40毫米、50毫米、108毫米以及159毫米的管母線作為實(shí)驗(yàn)試品，將管母線的長(zhǎng)度進(jìn)行統(tǒng)一，設(shè)置長(zhǎng)為19米，在管母線的兩端設(shè)置均壓環(huán)，通過(guò)起暈電壓測(cè)試來(lái)對(duì)管母線的負(fù)極性起暈電壓值進(jìn)行測(cè)量獲取，通過(guò)試驗(yàn)獲得的電壓值可以發(fā)現(xiàn)，管母線的管徑規(guī)格﹥150毫米，并且對(duì)地高度越過(guò)10米之后，起暈電壓水平與系統(tǒng)最高的運(yùn)行電壓相比，起暈電壓更高。因而在±800kV特高壓換流站閥廳當(dāng)中，管形金具的管徑設(shè)計(jì)尺寸在大于150毫米時(shí)，在系統(tǒng)運(yùn)行期間不會(huì)出現(xiàn)電暈的情況。

四、球形金具起暈的場(chǎng)強(qiáng)控制

起暈電壓試驗(yàn)分析

針對(duì)球形金具的試驗(yàn)，同樣需要在兩個(gè)不同海拔高度的特高壓換流站基地進(jìn)行，試驗(yàn)選擇三種不同直徑規(guī)格的屏蔽球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。當(dāng)保持屏蔽球的直徑規(guī)格相同，而對(duì)地高度不相同的情況下，起暈電壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果情況保持一致，因而對(duì)地高度這一參數(shù)對(duì)屏蔽球不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。因而將對(duì)地高度設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)為10米，然后將屏蔽球的直徑參數(shù)作為變量，對(duì)不同海拔高度水平下的不同直徑規(guī)格的屏蔽球進(jìn)行起暈電壓試驗(yàn)分析。當(dāng)屏蔽球的直徑超過(guò)80厘米時(shí)，試驗(yàn)獲得的起暈電壓值就超過(guò)了閥廳設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行的最高電壓值，也就證明當(dāng)±800kV特高壓換流站閥廳當(dāng)中球形的金具直徑在80厘米以上時(shí)，金具的應(yīng)用就不會(huì)產(chǎn)生電暈的情況。

五、±800kV特高壓換流站閥廳金具場(chǎng)強(qiáng)總體的控制

在±800kV特高壓換流站閥廳當(dāng)中金具的結(jié)構(gòu)形狀具有多樣化的特點(diǎn)，其中近似于圓柱體、等效曲率半徑在200毫米之上的金具包括CBH避雷器均壓環(huán)、極性管母線等，金具的管徑設(shè)計(jì)一般都是統(tǒng)一規(guī)格，為300毫米，而等效曲率半徑在200毫米之內(nèi)的金具包括導(dǎo)線間隔棒、滑動(dòng)管母等，這些金具的表面場(chǎng)強(qiáng)水平與倒角曲率半徑之間有著直接關(guān)聯(lián)性。與球形結(jié)構(gòu)近似的金具包括均壓球和防暈屏蔽球，其中屏蔽球的直徑最小規(guī)格為100厘米，最大的規(guī)格直徑也沒(méi)有超過(guò)180厘米，上述提及的電極起暈場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式，是能夠在等效曲線直徑控制在200毫米之內(nèi)的圓柱體金具當(dāng)中適用，獲得可靠的結(jié)果數(shù)值。超出200毫米之外的圓柱體金具不能應(yīng)用該公式進(jìn)行計(jì)算，需要應(yīng)用球形金具表面起暈控制值作為控制標(biāo)準(zhǔn)，這是由于球形的金具與管形金具相比，在防暈性能優(yōu)質(zhì)性方面更具備優(yōu)勢(shì)，場(chǎng)強(qiáng)控制水平比較高。

綜合來(lái)分析，通過(guò)對(duì)不同形狀的金具場(chǎng)強(qiáng)控制的分析，對(duì)照±800kV特高壓換流站閥廳金具的設(shè)計(jì)要求，在對(duì)場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行總體控制期間，針對(duì)等效直徑在200mm以上的管形金具、近似圓柱體或球形金具，起暈場(chǎng)強(qiáng)控制值要在12kV/cm之內(nèi)，對(duì)于等效直徑在200mm之內(nèi)的管形金具或近似圓柱體金具，起暈場(chǎng)強(qiáng)控制值需要在18kV/cm之內(nèi)[3]。

結(jié)束語(yǔ)：

在±800kV特高壓換流站閥廳金具防暈設(shè)計(jì)尺寸控制當(dāng)中，目前還沒(méi)有針對(duì)金具表面場(chǎng)強(qiáng)控制形成嚴(yán)格、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因而在設(shè)計(jì)期間需要根據(jù)金具的結(jié)構(gòu)、規(guī)格類型，來(lái)對(duì)表面的場(chǎng)強(qiáng)控制合理性進(jìn)行強(qiáng)化，以實(shí)現(xiàn)提升金具的防暈性能。

參考文獻(xiàn)：

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