特高壓輸電關(guān)鍵技術(shù)及其研究現(xiàn)狀

發(fā)布時(shí)間:2024-03-13
摘要:特高壓輸電工程建設(shè)能夠滿足我國(guó)未來(lái)快速的電力增長(zhǎng)需求,滿足電網(wǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大、跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)基本形成的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)要求。該文介紹了特高壓輸電技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,基于中國(guó)的實(shí)際情況,分析了中國(guó)1000kv特高壓交流輸電工程和±800kv特高壓直流輸電工程中,過(guò)電壓與絕緣配合、外絕緣特性、電磁環(huán)境以及特高壓設(shè)備制造與檢驗(yàn)、檢測(cè)等方面面臨或亟待解決的問(wèn)題。分析認(rèn)為,依托國(guó)家電網(wǎng)公司*的特高壓交流試驗(yàn)基地和特高壓直流試驗(yàn)基地,上述問(wèn)題可以得到很好的研究解決,得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果可直接用以指導(dǎo)我國(guó)特高壓輸電工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)。
引言
我國(guó)地域遼闊,能源儲(chǔ)備和電力負(fù)荷分布極不均衡。在電網(wǎng)建設(shè)中,能源分布和電力傳輸始終是一個(gè)需要綜合考慮的問(wèn)題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,建立長(zhǎng)距離、大容量、低損耗的輸電系統(tǒng)已成為我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的必然[1]。特高壓交、直流輸電網(wǎng)除了能實(shí)現(xiàn)電能大規(guī)模和遠(yuǎn)距離輸送的需求外,還可以大幅度提高電網(wǎng)自身的安全性、可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性,具有顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。然而電網(wǎng)的運(yùn)行電壓等級(jí)越高,相應(yīng)的技術(shù)要求也就越高[2]。隨著四川復(fù)龍至上海南匯±800kv特高壓直流示范工程、晉東南−南陽(yáng)−荊門(mén)1000kv特高壓交流試驗(yàn)示范工程相繼由國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)核準(zhǔn)建設(shè),我國(guó)的特高壓交、直流輸電技術(shù)研究及其基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)施亟待完善。國(guó)家電網(wǎng)公司特高壓交流試驗(yàn)基地和直流試驗(yàn)基地的建設(shè)和逐步投付使用,將使我國(guó)具備可靠的試驗(yàn)和測(cè)試平臺(tái),同時(shí)可以為我國(guó)特高壓交、直流輸電技術(shù)在工程設(shè)計(jì)和建設(shè)方面起到重大的支撐作用。本文針對(duì)我國(guó)的國(guó)情,對(duì)特高壓輸電技術(shù)若干關(guān)鍵問(wèn)題的進(jìn)行研究。
1、特高壓輸電技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.1國(guó)外特高壓輸電現(xiàn)狀
美國(guó)、日本、前蘇聯(lián)、意大利和巴西等國(guó)于20世紀(jì)60年代末和70年代初相繼開(kāi)始了特高壓交、直流輸電技術(shù)的研究,并建設(shè)了相應(yīng)的試驗(yàn)室及短距離試驗(yàn)線路[3]。在特高壓交流輸電方面,前蘇聯(lián)于20世紀(jì)80年代著手建設(shè)聯(lián)接西伯利亞、哈薩克斯坦和烏拉爾聯(lián)合電網(wǎng)的1150kv輸電工程,成為世界上*個(gè)(也是*的)具有成熟特高壓輸電運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的國(guó)家。進(jìn)入20世紀(jì)90年代,受其國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)及電力需求變化的影響,該工程降壓至500kv運(yùn)行。日本、意大利等國(guó)家也曾經(jīng)展開(kāi)過(guò)特高壓交流輸電工程計(jì)劃,但由于世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度減緩以及大環(huán)境變化而導(dǎo)致上述國(guó)家的電力需求停滯甚至衰退,特高壓輸電工程紛紛下馬,已經(jīng)建成的高壓輸電線路也只能以低電壓等級(jí)運(yùn)行。在特高壓直流輸電方面,目前世界上運(yùn)行電壓等級(jí)zui高的是巴西伊泰普±600kv級(jí)直流輸電工程,而這一電壓等級(jí)與我國(guó)建設(shè)的±800kv級(jí)的直流輸電工程仍具有較大差距。
1.2我國(guó)特高壓輸電技術(shù)研究現(xiàn)狀
采用特高壓輸電,對(duì)實(shí)現(xiàn)更大范圍的資源優(yōu)化配置、提高輸電走廊的利用率和保護(hù)環(huán)境,都具有十分重要的意義[1]。我國(guó)大氣污染嚴(yán)重,“西南水電”的送出又帶來(lái)高海拔、覆冰等問(wèn)題,因此氣候和地理環(huán)境對(duì)電磁環(huán)境指標(biāo)及外絕緣特性的影響與國(guó)外研究機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)環(huán)境和試驗(yàn)條件有較大差異,國(guó)外的研究結(jié)論很難應(yīng)用。更重要的是,我國(guó)建設(shè)的800kv特高壓直流輸電工程是世界上電壓等級(jí)zui高、輸送容量zui大、輸送距離zui長(zhǎng)的直流輸電工程,該工程的實(shí)現(xiàn)必須要基于我國(guó)實(shí)際情況而開(kāi)展。
我國(guó)特高壓輸電技術(shù)研究始于1986年,在過(guò)去的20多年里,我國(guó)的科研機(jī)構(gòu)在特高壓交、直流輸電領(lǐng)域相繼開(kāi)展了“遠(yuǎn)距離輸電方式和電壓等級(jí)論證”、“特高壓輸電前期論證”和“采用交流百萬(wàn)伏特高壓輸電的可行性”等研究,在特高壓輸電系統(tǒng)過(guò)電壓水平、絕緣配合、輸電線路對(duì)環(huán)境影響以及設(shè)備、線路、鐵塔、典型變電站(換流站)的選擇與論證方面,取得了初步成果。
隨著我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展,輸電線路數(shù)量不斷增多,輸電線路走廊將日益緊張,由此必將帶來(lái)交直流輸電線路同走廊、直流輸電線路導(dǎo)線多種排列方式、多回直流輸電線路同桿架設(shè)等新問(wèn)題。同時(shí),國(guó)家環(huán)保部門(mén)對(duì)電磁環(huán)境方面的管理越來(lái)越嚴(yán)格,特高壓工程的設(shè)計(jì)必須要滿足相關(guān)管理制度、法律、法規(guī)的要求。特高壓輸電工程的建設(shè)需要經(jīng)過(guò)特高壓試驗(yàn)研究、特高壓設(shè)備研制、特高壓設(shè)備試運(yùn)行的考核等幾個(gè)階段,而特高壓交流試驗(yàn)基地和直流試驗(yàn)基地的建設(shè)是特高壓輸電技術(shù)研究的基礎(chǔ)。為滿足特高壓輸電工程相關(guān)研究的需求,2006年8月,國(guó)家電網(wǎng)公司特高壓直流試驗(yàn)基地奠基于北京中關(guān)村科技園區(qū)昌平園東區(qū),該基地功能全面完整、實(shí)用,基地的建設(shè)緊密結(jié)合我國(guó)?800kv特高壓直流輸電工程實(shí)際。2006年10月,國(guó)家電網(wǎng)公司特高壓交流試驗(yàn)基地奠基于武漢500kv鳳凰山變電站西側(cè)。該試驗(yàn)基地的試驗(yàn)線段部分包括單回路和雙回路各一條(目前均已實(shí)現(xiàn)帶電運(yùn)行),桿塔布置均為耐−直−直−耐方式,試驗(yàn)線段在導(dǎo)線、地線的選用上,與晉−南−荊試驗(yàn)示范工程保持一致。建成后的國(guó)家電網(wǎng)公司特高壓試驗(yàn)基地將為我國(guó)特高壓交流試驗(yàn)示范工程和直流示范工程的建設(shè)和運(yùn)行提供強(qiáng)有力的。
2、特高壓試驗(yàn)基地研究項(xiàng)目
2.1過(guò)電壓與絕緣配合
在特高壓輸電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,將承受操作沖擊、故障沖擊、雷電沖擊等引起的過(guò)電壓。由于目前我國(guó)尚無(wú)特高壓過(guò)電壓標(biāo)準(zhǔn),因此,對(duì)過(guò)電壓與絕緣配合進(jìn)行研究,選擇正確和經(jīng)濟(jì)的方式降低設(shè)備的過(guò)電壓水平和絕緣水平,對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行是十分重要的。
由于特高壓輸電工程的特殊性,導(dǎo)線的布置方式有多種選擇,絕緣子串型和塔頭間隙種類(lèi)較超高壓線路多,如同桿并架,導(dǎo)線水平排列、垂直排列,絕緣子i串、v串甚至y串等。
我國(guó)特高壓輸電線路跨越高海拔地區(qū)的國(guó)情還決定必需對(duì)不同海拔條件下的空氣間隙放電電壓特性進(jìn)行研究。因此,在常規(guī)研究項(xiàng)目基礎(chǔ)上,研究不同條件下空氣間隙的放電特性對(duì)于指導(dǎo)特高壓輸電工程的設(shè)計(jì)更具深遠(yuǎn)意義。
2.2污穢外絕緣問(wèn)題
通常,污穢外絕緣問(wèn)題研究的主要內(nèi)容為絕緣子及套管的人工污穢、淋雨、覆冰和低氣壓(高海拔)條件下的外絕緣試驗(yàn),試驗(yàn)的關(guān)鍵是在全電壓下進(jìn)行。在我國(guó)特高壓輸電工程的前期研究中,由于缺乏高電壓等級(jí)的污穢電源,1000kv交流、±800kv直流線路長(zhǎng)串絕緣子的試驗(yàn)不得不在國(guó)外進(jìn)行,如日本ngk、瑞典stri。
國(guó)外對(duì)特高壓交流輸電問(wèn)題研究比較多,并且有前蘇聯(lián)1150kv的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。然而,考慮到我國(guó)特高壓輸電工程經(jīng)過(guò)地域的環(huán)境及地理氣候條件(如高海拔、重污穢等),國(guó)外的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)不宜照搬。以目前我國(guó)1000kv級(jí)交流輸電線路采用的8分裂導(dǎo)線設(shè)計(jì)為例,根據(jù)國(guó)外特高壓運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),該特高壓線路至少需要300kn以上的大盤(pán)徑大噸位絕緣子。由于不同的絕緣子積污情況、耐污閃能力、老化性能、機(jī)械性能等相差很大,因此,以下4個(gè)方面問(wèn)題是影響特高壓輸電工程外絕緣設(shè)計(jì)和選擇的關(guān)鍵問(wèn)題:
(1)設(shè)備外絕緣的耐污閃能力。與國(guó)外特高壓輸電工程不同,我國(guó)的地域遼闊,地理環(huán)境復(fù)雜,不同地區(qū)污穢情況有很大差別。同時(shí),我國(guó)的大氣污染程度較美國(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)要嚴(yán)重得多。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,工業(yè)污染日益嚴(yán)重,可以預(yù)見(jiàn),在將來(lái)1000kv交流特高壓和±800kv直流特高壓輸電工程中,線路外絕緣的染污放電問(wèn)題將會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重,因此,特高壓輸電線路在外絕緣設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)考慮的是設(shè)備外絕緣的耐污閃能力。
(2)復(fù)合外絕緣的性能及可靠性。面對(duì)日益嚴(yán)重的大氣污染問(wèn)題,在特高壓交、直流輸電工程上大量采用復(fù)合絕緣子已不可避免,然而國(guó)外特高壓輸電工程在此方面的研究比較薄弱,可借鑒的經(jīng)驗(yàn)不多。因此,需要對(duì)復(fù)合絕緣子機(jī)電特性、老化、機(jī)械疲勞、內(nèi)部缺陷探測(cè)等問(wèn)題,以及復(fù)合絕緣子在高海拔、覆冰條件下的外絕緣問(wèn)題等進(jìn)行深入、細(xì)致的研究。此外,部分線路絕緣子、變電設(shè)備采用rtv涂料(包括prtv涂料)來(lái)增加設(shè)備外絕緣的耐污閃能力時(shí),rtv涂料(包括prtv涂料)的可靠性、使用壽命的定義和判據(jù)也需要進(jìn)一步研究。
(3)外絕緣的串長(zhǎng)及串型選擇。對(duì)輸電線路而言,絕緣子的串長(zhǎng)是確定塔頭尺寸和塔頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。耐污閃性能好的絕緣子,其串長(zhǎng)就相對(duì)較小。相反地,耐污閃性能差的絕緣子會(huì)導(dǎo)致絕緣子串長(zhǎng)較長(zhǎng),此時(shí)輸電線路的工程造價(jià)勢(shì)必會(huì)大大增加。綜合考慮國(guó)內(nèi)外特高壓輸電線路工程經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)行特性分析,我國(guó)特高壓輸電線路可能采用與普通型輸電線路不同的絕緣子布置方式,如v形串等。由于采用v形串時(shí)的絕緣子的積污以及閃絡(luò)電壓同懸垂串都有所不同,因此,需要解決不同串形下的外絕緣水平選擇問(wèn)題。
(4)高海拔和覆冰問(wèn)題。與平原地區(qū)相比,高海拔地區(qū)的染污絕緣問(wèn)題更為嚴(yán)重。世界上的發(fā)達(dá)國(guó)家主要在平原地區(qū),很少遇到高海拔問(wèn)題,因此,他們?cè)诖祟I(lǐng)域所做研究很少,只有前蘇聯(lián)、日本、加拿大、瑞典等國(guó)家曾做過(guò)一些高海拔外絕緣污閃特性短串或模型的試驗(yàn)。由于我國(guó)特高壓交、直流輸電線路將經(jīng)常性穿越高海拔、覆冰等氣候惡劣地區(qū)(如規(guī)劃中的向家壩−蘇南±800kv特高壓直流輸電線路中,線段的zui高海拔達(dá)到了3680m),因此,各種環(huán)境條件下,輸電線路合理的絕緣配置也是特高壓輸電技術(shù)研究的關(guān)鍵問(wèn)題,此問(wèn)題的研究關(guān)鍵仍然是必須在全電壓等級(jí)下進(jìn)行。
2.3電磁環(huán)境研究
電磁環(huán)境問(wèn)題是特高壓交、直流輸電線路設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行中必須考慮的重大技術(shù)問(wèn)題?,F(xiàn)階段,此問(wèn)題在世界范圍內(nèi)仍屬于熱點(diǎn)研究課題[3]。特高壓輸電線路的電磁環(huán)境與輸電線路電暈特性有關(guān),線路的電暈會(huì)造成電暈損耗、工頻電磁場(chǎng)(交流輸電)、直流電場(chǎng)效應(yīng)(直流輸電)、無(wú)線電干擾和可聽(tīng)噪聲等方面的后果。其中,可聽(tīng)噪聲問(wèn)題已經(jīng)成為特高壓輸電線路導(dǎo)線設(shè)計(jì)的zui重要影響因素。在高海拔地區(qū),輸電線路的電磁環(huán)境問(wèn)題比平原地區(qū)更為嚴(yán)重,然而目前國(guó)內(nèi)外對(duì)此問(wèn)題的研究卻很不充分。因此,如何有效利用特高壓交流試驗(yàn)基地和直流試驗(yàn)基地的污穢及環(huán)境壓力容器試驗(yàn)室,展開(kāi)高海拔地區(qū)輸電線路電磁環(huán)境等問(wèn)題的研究,也是面臨的新課題。
與±500kv直流輸電工程相比,特高壓直流輸電工程具有電壓高、導(dǎo)線截面大、鐵塔高、單回線路走廊寬等特點(diǎn),因此其電磁環(huán)境問(wèn)題與±500kv直流線路有一定的差別。由于特高壓直流輸電工程的電磁環(huán)境與導(dǎo)線型式、架線高度等密切相關(guān),具體的選擇方式不僅直接影響到工程的技術(shù)方案和建設(shè)造價(jià),還將直接影響工程建設(shè)環(huán)保是否達(dá)標(biāo)等問(wèn)題。
目前,±800kv特高壓直流輸電在上沒(méi)有先例,沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒,相應(yīng)的電磁環(huán)境也沒(méi)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可循。而在1000kv交流特高壓輸電線路電磁環(huán)境問(wèn)題方面,其主要涉及到工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)、無(wú)線電干擾和可聽(tīng)噪聲等幾個(gè)方面,雖然已經(jīng)有部分研究成果應(yīng)用于晉−南−荊試驗(yàn)示范工程,但是對(duì)于減小電暈損耗、降低可聽(tīng)噪聲以及無(wú)線電干擾的措施尚需進(jìn)一步研究。
為了開(kāi)展特高壓直流電磁環(huán)境研究,國(guó)家電網(wǎng)公司在北京建設(shè)了一條長(zhǎng)900m、雙回試驗(yàn)電壓±1200kv的可調(diào)整導(dǎo)線布置方式的特高壓直流試驗(yàn)線段,以及一套尺寸為70m×22m×13m的兩廂式電暈籠(既可以進(jìn)行單極試驗(yàn),又可進(jìn)行雙極試驗(yàn)),在武漢建設(shè)了長(zhǎng)度1km左右的特高壓交流試驗(yàn)線段(單回路和雙回路各一條),待建一套尺寸為35m×8m×8m的電暈籠。
2.4設(shè)備現(xiàn)狀
2.4.1我國(guó)輸變電設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展
我國(guó)輸變電設(shè)備制造業(yè)經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展,高壓、超高壓以及特高壓輸變電設(shè)備從無(wú)到有、從小到大。隨著我國(guó)電網(wǎng)技術(shù)、裝備水平不斷提高,相關(guān)設(shè)備制造企業(yè)的技術(shù)水平和國(guó)產(chǎn)化能力也不斷提升。近年來(lái),在“裝備制造國(guó)產(chǎn)化”目標(biāo)的指引下,經(jīng)過(guò)±500kv直流輸電工程、750kv交流輸電工程、三峽送出工程等實(shí)踐,我國(guó)電力設(shè)備制造行業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)等方面均有了迅速發(fā)展,基本滿足了我國(guó)電力建設(shè)的需要。
目前,國(guó)內(nèi)設(shè)備制造廠已具備導(dǎo)線、金具、避雷器、電容式電壓互感器和電容器以及懸式絕緣子等特高壓輸變電設(shè)備的研制和供貨能力;而特高壓變壓器、電抗器、高速接地開(kāi)關(guān)以及開(kāi)關(guān)設(shè)備尚需加速開(kāi)發(fā)研制;特高壓套管、gis、可控電抗器等設(shè)備制造難度大,國(guó)內(nèi)目前還無(wú)制造能力,在特高壓輸電工程建設(shè)初期,尚需引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品。
2.4.2長(zhǎng)期帶電考核、運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)與檢修技術(shù)
特高壓電網(wǎng)的建設(shè)決策是一項(xiàng)帶有戰(zhàn)略性和方向性的決策,具有很大的挑戰(zhàn)性[1],設(shè)備的長(zhǎng)期帶電考核對(duì)于保證系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行具有重要意義[2]??紤]到我國(guó)電網(wǎng)所經(jīng)地區(qū)海拔高、污穢重、氣象條件惡劣,這就對(duì)特高壓設(shè)備的絕緣等級(jí)和技術(shù)條件提出了更高的要求,無(wú)論是國(guó)內(nèi)研發(fā)還是直接引進(jìn),都需要對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期的帶電考核。
特高壓設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)和檢修技術(shù)的水平與能力是特高壓輸變電工程運(yùn)行的可靠性指標(biāo)。運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè),尤其是在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用可以防患于未然。但由于我們?cè)谙嚓P(guān)方面經(jīng)驗(yàn)仍存在較大的不足,因此對(duì)現(xiàn)有在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的評(píng)估,選擇可靠性強(qiáng)的運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)與檢修技術(shù),提出相應(yīng)的檢修項(xiàng)目、檢測(cè)周期、檢驗(yàn)工具、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。
3、若干關(guān)鍵技術(shù)研究成果與結(jié)論
3.1過(guò)電壓與絕緣配合
3.1.1空氣間隙操作沖擊和雷電沖擊
±800kv直流輸電塔頭空氣間隙操作沖擊和雷電沖擊50%擊穿電壓的試驗(yàn)分別在中國(guó)電力科學(xué)研究院戶外試驗(yàn)場(chǎng)(6000kv/300kj沖擊電壓發(fā)生器)和國(guó)家電網(wǎng)公司特高壓直流試驗(yàn)基地戶外試驗(yàn)場(chǎng)(7200kv/480kj沖擊電壓發(fā)生器)進(jìn)行。改變絕緣子串之間的橫擔(dān)長(zhǎng)度以及v形串每邊的長(zhǎng)度可以得到不同的導(dǎo)線到橫擔(dān)和導(dǎo)線到立柱的空氣間隙距離。
3.1.2系統(tǒng)過(guò)電壓水平
特高壓交流輸電系統(tǒng)工頻過(guò)電壓水平:①線路斷路器的變電站側(cè)1.3pu。其中,1.0pu=11002/3;②線路斷路器的線路側(cè)1.4pu,持續(xù)時(shí)間小于0.4s。特高壓交流輸電系統(tǒng)操作過(guò)電壓水平:①變電站:對(duì)地為1.6pu,相間線路斷路器內(nèi)/外為2.8/2.9pu;②線路:對(duì)地為1.7pu,相間為2.9pu。
為考驗(yàn)長(zhǎng)期工作可靠性,短時(shí)工頻耐受電壓被引入。中國(guó)特高壓交流變壓器、gis設(shè)備的短時(shí)工頻耐受電壓取值及加壓方式如下:變壓器:1.5pu×1h+3pu×5min+1.5pu×1h;gis:1.5pu×30min+3pu×1min+1.5pu×30min。
特高壓輸電系統(tǒng)的絕緣配合以避雷器的操作、雷電沖擊保護(hù)水平為基礎(chǔ),考慮配合系數(shù)(安全裕度),采用慣用法加以確定電氣設(shè)備的操作、雷電沖擊耐受電壓。根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果,特高壓交流一般輸電線路雷擊跳閘率不宜低于0.1次/100km⋅a,特高壓交流大跨越線路雷電安全運(yùn)行年不宜低于50年,特高壓交流變電站(開(kāi)關(guān)站)雷電侵入波安全運(yùn)行年不宜低于1500~2000年。
3.2污穢外絕緣選型
通過(guò)對(duì)多種特高壓1000kv級(jí)交流絕緣子和±800kv級(jí)支流絕緣子在常壓下及不同氣壓下進(jìn)行了不同污穢、不同氣壓下的污閃試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),不同類(lèi)型、不同形狀的絕緣子鹽密和閃絡(luò)電壓的關(guān)系曲線,以及海拔高度與閃絡(luò)電壓之間的關(guān)系曲線存在較大差異。結(jié)合特高壓線路具體情況,就不同類(lèi)型絕緣子的耐污閃特性而言,耐污閃能力依次為:復(fù)合、三傘、雙傘、玻璃、棒形瓷、普通,后4種相差不大(交流試驗(yàn)結(jié)果)。
由試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)已用于我國(guó)1000kv特高壓交流輸電和±800kv特高壓直流輸電工程中線路、變電站、換流站設(shè)備外絕緣的選擇方式,具體包括在不同污穢地區(qū)、不同海拔地區(qū)、不同覆冰地區(qū)的絕緣子種類(lèi)、傘形、串形、片數(shù)、串長(zhǎng)和zui小爬電距離的選擇等。需要特別注意的是,在特高壓交、直流輸電系統(tǒng)中,進(jìn)行全電壓等級(jí)的污穢外絕緣問(wèn)題研究是必須的,國(guó)家電網(wǎng)公司特高壓試驗(yàn)基地待建的污穢及環(huán)境試驗(yàn)室正為此提供了可靠的技術(shù)研究平臺(tái)。
3.3電磁環(huán)境研究
根據(jù)我國(guó)±800kv直流工程的初步研究成果,線路下方的地面合成場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)不大于30kv/m,離子流密度不大于100na/m2。這2種電暈效應(yīng)受導(dǎo)線的對(duì)地高度影響較大,因此可不作為制約導(dǎo)線選型的依據(jù)。導(dǎo)線選型主要由其產(chǎn)生的無(wú)線電干擾水平和噪聲水平?jīng)Q定。
根據(jù)文獻(xiàn)[1]中的規(guī)定,在距直流架空輸電線路正極性導(dǎo)線對(duì)地投影外20m處,由電暈產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲50%值應(yīng)不超過(guò)45db(a);海拔高度大于1000m時(shí)應(yīng)不超過(guò)50db(a)。特高壓直流試驗(yàn)基地內(nèi)的試驗(yàn)結(jié)果表明,按照線路設(shè)計(jì)運(yùn)行條件,采用6×720mm2導(dǎo)線的±800kv直流試驗(yàn)線段即使在相對(duì)濕度較大時(shí),可聽(tīng)噪聲也能滿足設(shè)計(jì)運(yùn)行要求,較標(biāo)準(zhǔn)低約13.3%~17.7%(夜間),同時(shí)其在可聽(tīng)噪聲方面也低于58db(µv/m)的限值,即特高壓工程可研階段確定的6×720mm2導(dǎo)線在無(wú)線電干擾和噪聲方面是滿足電磁環(huán)境需要的。
需要注意的是,輸電線路的可聽(tīng)噪聲與導(dǎo)線結(jié)構(gòu)、導(dǎo)線對(duì)地高度、濕度、溫度、風(fēng)速、季節(jié)等因素有關(guān),新舊導(dǎo)線的可聽(tīng)噪聲也會(huì)不同,要較明確地掌握特高壓架空輸電線路電暈產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲范圍,需要進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)與統(tǒng)計(jì)。
目前特高壓直流試驗(yàn)基地正在進(jìn)行多次合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流的試驗(yàn),以研究合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流在不同天氣、濕度、加壓時(shí)間、老化程度下的分布特性和變化規(guī)律。
3.4設(shè)備的制造、檢驗(yàn)及運(yùn)行檢測(cè)
目前正在制定的高壓輸電設(shè)備的技術(shù)規(guī)范和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、電氣設(shè)備監(jiān)造導(dǎo)則、現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng)預(yù)防性試驗(yàn)方法和規(guī)程及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)條件等標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議可直接指導(dǎo)設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、驗(yàn)收和檢測(cè)。
伴隨著特高壓交、直流設(shè)備的陸續(xù)排產(chǎn),長(zhǎng)期帶電考核以及檢驗(yàn)與檢修技術(shù)將是特高壓設(shè)備在投運(yùn)前及運(yùn)行過(guò)程中必需進(jìn)行的工作。而國(guó)家電網(wǎng)公司特高壓交流試驗(yàn)基地和直流試驗(yàn)基地帶電考核試驗(yàn)回路的建設(shè),正滿足了帶電考核的各種需要。
4、結(jié)論
為了建好國(guó)家特高壓輸電工程,需要開(kāi)展大量的特高壓試驗(yàn)研究和特高壓設(shè)備考核測(cè)試工作,國(guó)家電網(wǎng)公司特高壓交流試驗(yàn)基地和直流試驗(yàn)基地的建立為我國(guó)特高壓交流試驗(yàn)示范工程和直流示范工程提供了*的試驗(yàn)及測(cè)試平臺(tái)。
目前我國(guó)在特高壓輸電工程中的過(guò)電壓與絕緣配合、外絕緣特性、電磁環(huán)境以及特高壓設(shè)備的長(zhǎng)期帶電考核、檢驗(yàn)與運(yùn)行檢測(cè)技術(shù)研究等方面已取得一定進(jìn)展,所得的部分試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析結(jié)果可直接用于我國(guó)特高壓交、直流輸電工程建設(shè)。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉振亞.特高壓電網(wǎng)[m].北京:中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社,2005.
[2] 劉振亞.特高壓直流輸電技術(shù)研究成果專輯[m].北京:中國(guó)電力出版社,2006.
[3] 劉振亞.特高壓交流輸電技術(shù)研究成果專輯[m].北京:中國(guó)電力出版社,2006.
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