±500kV换流变压器和平波电抗器套管的开发研究
来源: 教育部科技发展中心 发布时间: 2003-09-18 访问次数:
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成果名称: ±500kV换流变压器和平波电抗器套管的开发研究
申请单位: 西安交通大学
成果编号: 鉴字[教 QP2003 ]第 007 号
鉴定日期: 2003年8月16日
学 科: 电力电机
成果简介:
《±500kV换流变压器和平波电抗器套管的开发研究》项目,属国家“三峡工程”输变电关键设备《产业化前期关键技术与成套装备研制开发》项目。研究成果可用于±500kV换流变压器和平波电抗器套管的设计和制造。
高压直流套管是发展高压、超高压直流输电的关键设备之一,在高压直流输电中起着十分重要的作用。高压直流套管的介质特性变化复杂,电气绝缘结构典型:在法兰和导电管附近的电场分布十分集中,容易引起局部放电和绝缘介质击穿;在极性反转时,既要承受直流电压还要承受交流分量以及空间电荷的作用;在严酷的自然环境下,外绝缘将受到风尘、雨淋、紫外线等作用,会引起材料老化和污闪。另外,套管必须与其它电气设备配套,要求结构紧凑,因此,绝缘结构设计问题十分突出。
本项目针对高压直流套管的特点,以±500kV换流变压器和平波电抗器套管为研究对象,应用有限元方法仿真计算了带屏障、均压屏蔽罩和变压器连接套筒时的高压直流套管的电位、电场、电-热耦合场分布;分析了交流场、直流场、暂态场、电-热耦合场和不同介质界面处的场强分布变化机理,以及影响直流套管性能的主要因素;提出了极性变换时套管的电场分布是由其绝缘材料的介电常数和电导率共同确定的,其过程是一个动态分布过程,同时存在着空间电荷效应等关键问题;开发了等电阻、等厚度、等裕度和大小极板四种设计方法, 对套管的绝缘结构进行了优化,使其径向和轴向场强分布达到了最大限度的均匀化。设计的±500kV换流变压器和平波电抗器套管,绝缘结构合理,电场分布均匀,经过样品套管的试制和检验,各项性能指标符合IEC标准,填补了国内空白,并且在尾部屏障、均压屏蔽罩配置、电-热耦合场计算分析、以及绝缘结构优化设计方面达到了国际先进水平。
随着我国各大区电网装配容量的迅速增加,为了改善交流电网的稳定性,提高远距离输电容量,形成交、直流并列运行的超高电压电力系统,我国将建设三峡二回±500kV直流输电线路和换流站工程,以及多条不同电压等级的直流线路。因此,本项成果可为超高电压直流套管的绝缘结构优化提供设计依据,对±500kV及以下电压等级换流变压器和平波电抗器套管的国产化具有重要的实用价值和推广应用前景。
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