一種特高壓直流接地極線路絕緣配合方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種特高壓直流接地極線路絕緣配合方法。包括以下具體步驟：步驟1，按操作過電壓水平選擇招弧角間隙值；步驟2，按熄弧能力選擇招弧角間隙值；步驟3，綜合上述按操作過電壓水平和熄弧能力選擇間隙的結(jié)論，提出最終的招弧角配置結(jié)果。該方法設(shè)計方案綜合考慮了特高壓直流接地極線路沿線過電壓和招弧角熄弧能力，采用伏安特性曲線相交法確定招弧角間隙值，滿足了特高壓直流接地極線路絕緣配合的要求，避免了特高壓直流接地極線路發(fā)生過電壓擊穿和直流續(xù)流無法熄弧的技術(shù)問題，提高了特高壓直流接地極線路的運行可靠性。
【專利說明】
一種特高壓直流接地極線路絕緣配合方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及特高壓直流接地極線路絕緣配合領(lǐng)域，更具體地來說它是一種特高壓 直流接地極線路絕緣配合方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 直流大地返回系統(tǒng)(接地極及接地極線路)是直流輸電系統(tǒng)的重要組成部分之一。 直流輸電系統(tǒng)的運行方式靈活多樣，接地極的工作方式亦隨之不同。在單極大地回線運行 方式下，運行極的全部輸送電流通過接地極流入大地。為了降低入地電流對換流站電力設(shè) 備的影響，接地極一般布置在遠(yuǎn)離換流站的位置。接地極線路即為連接換流站與接地極的 線路(一般為架空線路），其安全穩(wěn)定運行對整個直流系統(tǒng)至關(guān)重要。
[0003] 直流接地極線路具有輸送電流大、線路電壓低、耐雷水平較低、要求發(fā)生接地故障 后具備自熄弧能力等特點。由于接地極線路傳輸?shù)氖侵绷?，一旦發(fā)生接地故障，其故障電流 為穩(wěn)定的直流電流，沒有周期性過零點，自熄弧較困難。近年來，隨著我國直流輸電工程的 建設(shè)和發(fā)展，系統(tǒng)的電壓等級和輸送容量不斷提高，因接地極線路絕緣故障導(dǎo)致的問題逐 漸引起關(guān)注，例如：
[0004] (1)2012年7月6日，±500kV呼倫貝爾-遼寧直流輸電工程伊敏換流站極II直流系 統(tǒng)在單極金屬回線轉(zhuǎn)單極大地回線操作時，接地極電阻監(jiān)視電阻異常，7月7日，運行人員在 4號塔處發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線絕緣子炸裂，導(dǎo)線脫落。
[0005] (2)2012年12月15日，±800kV楚穗直流輸電工程楚雄站不對稱運行引起接地極閃 絡(luò)。因故障發(fā)生在站內(nèi)，故障極不允許重啟，接地極閃絡(luò)未能自清除，故障2s后，健全極重啟 清除故障。
[0006] 可見，當(dāng)接地極線路發(fā)生接地故障時，在不同的保護(hù)策略下，可能導(dǎo)致運行極重啟 動或閉鎖，甚至接地極線路掉線等嚴(yán)重事故。分析原因，主要是接地極線路的招弧角間隙在 過電壓擊穿后未能有效熄弧，切斷直流續(xù)流。
[0007] 我國直流接地極線路的設(shè)計，主要參考的是±500kV天廣直流時加拿大泰西蒙提 供的巴西伊泰普直流工程的設(shè)計原則和相關(guān)數(shù)據(jù)，主要依據(jù)是DL/T 5224-2005《高壓直流 輸電大地返回運行系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)定》(下稱《規(guī)定》）的相關(guān)規(guī)定。關(guān)于招弧角間隙，《規(guī)定》 指出：
[0008] 1)在接地極線路絕緣子串的兩端，應(yīng)加裝招弧角，防止雷擊掉線。招弧角宜水平布 置，并配有拉弧角。
[0009] 2)招弧角的間隙應(yīng)根據(jù)直流續(xù)流大小合理取值。招弧角間隙應(yīng)小于0.85倍絕緣子 有效串長，以保證雷擊時擊穿；同時，招弧角間隙應(yīng)大于直流續(xù)流電弧熄弧間隙，以保證斷 開直流續(xù)流。
[0010] 3)接地極線路宜采用直流盤式絕緣子，絕緣子片數(shù)一般根據(jù)招弧角間隙要求確 定，且不得少于二片。
[0011]可見，招弧角間隙選擇是接地極線路絕緣配合設(shè)計的關(guān)鍵。因此，有必要對接地極 線路的絕緣配合進(jìn)行研究，找到一種配置方法確定招弧角間隙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的為了克服上述【背景技術(shù)】的不足之處，而提供一種特高壓直流接地極 線路絕緣配合方法，統(tǒng)籌考慮接地極線路沿線操作過電壓分布和直流續(xù)流分布，提出了一 種差異化絕緣配置方案，有效的解決了操作過電壓擊穿和雷擊直流續(xù)流熄弧的問題。
[0013] 特高壓直流接地極線路絕緣配合要解決的主要問題是招弧角間隙和絕緣子片數(shù)， 由于招弧角間隙應(yīng)取絕緣子串長的0.82-0.85,絕緣子片數(shù)可根據(jù)招弧角間隙反推得到，故 特高壓直流接地極線路的絕緣配合主要是確定招弧角間隙。招弧角間隙需滿足以下要求： ①應(yīng)盡量避免在操作過電壓作用下發(fā)生絕緣擊穿;②招弧角間隙擊穿后，應(yīng)能在短時間內(nèi) 有效熄弧，斷開直流續(xù)流。根據(jù)上述要求，本專利招弧角間隙應(yīng)按以下兩個原則選擇:①按 操作過電壓水平選擇招弧角間隙值;②按熄弧能力選擇招弧角間隙值。
[0014] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的：一種特高壓直流接地極線路絕 緣配合方法，其特征在于，包括以下具體步驟：
[0015] 步驟1，按操作過電壓水平選擇招弧角間隙值；
[0016] 步驟2，按熄弧能力選擇招弧角間隙值；
[0017] 步驟3,綜合上述按操作過電壓水平和熄弧能力選擇間隙的結(jié)論，提出最終的招弧 角配置結(jié)果。
[0018] 在上述技術(shù)方案中，所述的步驟1還包括以下步驟：
[0019] 步驟1-1，確定接地極線路沿線的過電壓分布；
[0020] 步驟1-2,確定不同間隙的操作沖擊50%放電電壓；
[0021] 步驟1-3,基于過電壓分布和招弧角間隙和操作沖擊耐受水平，決定沿線的招弧角 間隙配置結(jié)果。
[0022] 在上述技術(shù)方案中，所述的步驟2還包括以下步驟：
[0023] 步驟2-1，確定接地極線路沿線招弧角直流續(xù)流分布，得到招弧角電弧穩(wěn)定燃燒 (熄弧失敗)的外在條件(外特性曲線）；
[0024] 步驟2-2,確定招弧角的伏安特性，即電弧穩(wěn)定燃燒狀態(tài)下，電弧兩端電壓U隨直流 續(xù)流I的變化曲線；
[0025] 步驟2-3,采用伏安特性曲線相交法，確定沿線的招弧角間隙配置結(jié)果。
[0026] 在上述技術(shù)方案中，所說的步驟3的招弧角間隙配置結(jié)果：
[0028]本發(fā)明的有益效果是:該方法設(shè)計方案綜合考慮了特高壓直流接地極線路沿線過 電壓和招弧角熄弧能力，采用伏安特性曲線相交法確定招弧角間隙值，滿足了特高壓直流 接地極線路絕緣配合的要求，避免了特高壓直流接地極線路發(fā)生過電壓擊穿和直流續(xù)流無 法熄弧的技術(shù)問題，提高了特高壓直流接地極線路的運行可靠性。
【附圖說明】
[0029] 圖1本發(fā)明招弧角間隙配置流程圖。
[0030] 圖2本發(fā)明實施例接地極線路沿線操作過電壓分布。
[0031] 圖3本發(fā)明實施例接地極線路的外特性曲線。
[0032]圖4本發(fā)明實施例不同間隙距離下的電弧伏安特性曲線。
[0033] 圖5本發(fā)明實施例典型的招弧角伏安特性(弧線)與線路外特性曲線(直線)相交方 法。
【具體實施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實施情況，但它們并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定，僅作 舉例而已，同時通過說明本發(fā)明的優(yōu)點將變得更加清楚和容易理解。
[0035] -種特高壓直流接地極線路絕緣配合方法，如圖1所示，包括以下步驟：
[0036] 步驟1，按操作過電壓水平選擇招弧角間隙值，具體步驟為：
[0037] 步驟1-1，確定接地極線路沿線的過電壓分布；
[0038] 步驟1-2,確定不同間隙的操作沖擊50%放電電壓；
[0039] 步驟1-3,基于過電壓分布和招弧角間隙和操作沖擊耐受水平，決定沿線的招弧角 間隙配置結(jié)果。
[0040] 步驟2，按熄弧能力選擇招弧角間隙值，具體步驟為：
[0041] 步驟2-1，確定接地極線路沿線招弧角直流續(xù)流分布，得到招弧角電弧穩(wěn)定燃燒 (熄弧失敗)的外在條件(外特性曲線）；
[0042] 步驟2-2,確定招弧角的伏安特性，即電弧穩(wěn)定燃燒狀態(tài)下，電弧兩端電壓U隨直流 續(xù)流I的變化曲線；
[0043] 步驟2-3,采用伏安特性曲線相交法，確定沿線的招弧角間隙配置結(jié)果。
[0044] 步驟3,綜合上述按操作過電壓水平和熄弧能力選擇間隙的結(jié)論，提出最終的招弧 角配置結(jié)果。
[0045] 作為最佳實施例，根據(jù)一種特高壓直流接地極線路絕緣配合方法，提出最終的招 弧角配置結(jié)果的方法步驟是：
[0046] (1)按操作過電壓水平選擇招弧角間隙值的方
[0047] 首先，確定特高壓直流接地極線路沿線的過電壓分布，研究表明，過電壓沿接地極 線路呈遞減趨勢(換流站側(cè)最大，接地極側(cè)最?。鐖D2所示。
[0048] 其次，對招弧角進(jìn)行的操作過電壓擊穿特性試驗研究，得到不同間隙的操作耐受 水平即操作沖擊50%放電電壓。試驗結(jié)果如下表1所示。
[0049]表1招弧角間隙操作沖擊50 %放電電壓

[0051]最后，基于過電壓分布和招弧角間隙和操作沖擊耐受水平，決定招弧角間隙配置 結(jié)果，如下表2所示：
[0052]表2操作沖擊耐受水平?jīng)Q定的招弧角間隙距離配置結(jié)果
[0054]~(2)按熄弧能力選擇招弧角間隙值的方法
[0055] 首先，確定特高壓直流接地極線路沿線招弧角直流續(xù)流分布，得到招弧角電弧穩(wěn) 定燃燒(熄弧失敗)的外在條件:維持某一直流續(xù)流I的情況下，招弧角外部需提供的電壓曲 線U(外特性曲線）。接地極線路沿線不同故障點對應(yīng)的外特性曲線如下圖3所示。
[0056] 其次，確定招弧角的伏安特性，即電弧穩(wěn)定燃燒狀態(tài)下，電弧兩端電壓U隨直流續(xù) 流I的變化曲線，該曲線可根據(jù)燃弧試驗獲得，如圖4所示。
[0057]最后，基于外特性曲線和電弧伏安特性曲線，采用伏安特性曲線相交法對不同間 隙值的招弧角熄弧能力進(jìn)行判斷，典型的招弧角伏安特性(弧線)與線路外特性曲線(直線） 相交方法如圖5所示，各條直線為擊穿點位于接地極線路沿線不同位置時的線路外特性曲 線(k0 = l為換流站出口，k0 = 0為接地極），若伏安特性位于某條線路外特性曲線上方，貝lj認(rèn) 為該招弧角間隙值適用于線路外特性曲線對應(yīng)的線路范圍。
[0058] (3)招弧角間隙配置
[0059] 綜合上述按操作過電壓水平和熄弧能力選擇間隙的結(jié)論，基于差異化絕緣配置的 基本思想，最終的招弧角間隙配置結(jié)果如表3所示。
[0060] 表3招弧角間隙配置結(jié)果
[0062]未詳細(xì)說明的均為現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項】
1. 一種特高壓直流接地極線路絕緣配合方法，其特征在于，包括以下具體步驟： 步驟1，按操作過電壓水平選擇招弧角間隙值； 步驟2，按熄弧能力選擇招弧角間隙值； 步驟3,綜合上述按操作過電壓水平和熄弧能力選擇間隙的結(jié)論，提出最終的招弧角配 置結(jié)果。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特高壓直流接地極線路絕緣配合方法，其特征在于，所述的步 驟1還包括以下步驟： 步驟1-1，確定接地極線路沿線的過電壓分布； 步驟1-2，確定不同間隙的操作沖擊50 %放電電壓； 步驟1-3,基于過電壓分布和招弧角間隙和操作沖擊耐受水平，決定沿線的招弧角間隙 配置結(jié)果。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特高壓直流接地極線路絕緣配合方法，其特征在于，所述的步 驟2還包括以下步驟： 步驟2-1，確定接地極線路沿線招弧角直流續(xù)流分布，得到招弧角電弧穩(wěn)定燃燒的外在 條件； 步驟2-2，確定招弧角的伏安特性，即電弧穩(wěn)定燃燒狀態(tài)下，電弧兩端電壓U隨直流續(xù)流 I的變化曲線； 步驟2-3，采用伏安特性曲線相交法，確定沿線的招弧角間隙配置結(jié)果。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的特高壓直流接地極線路絕緣配合方法，其特征在于，所述招弧 角間隙配置結(jié)果為:_
【文檔編號】H02H9/08GK105958464SQ201610371306
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】張馮碩, 李健, 曾連生, 吳高波, 吳慶華, 黃欲成, 劉文勛, 張瑚, 岳浩, 周成均
【申請人】中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計院有限公司