在气体绝缘组合电器设备(GIS)中,隔离开关操作所产生的特快速瞬态过电压(VFTO)可能会对GIS内部绝缘结构造成影响。为了研究VFTO波形及其规律,建立GIS内部准确的计算模型非常重要。文中分别采用电磁场全波方法(时域有限差分法)和传输线方法,对GIS拐弯段即L型GIS进行了建模与计算。传输线方法由于其方法本身限制,无法考虑拐弯段电磁波畸变产生的影响,而电磁场全波方法从麦克斯韦方程出发,建立三维电磁场模型,能够考虑各种特殊结构情况下电磁场畸变情况。文中利用FDTD即时域有限差分法进行全波求解计算并和传输线方法进行对比,计算结果表明对同一段L型GIS,两种建模方法的却存在较大差异。为了修正传输线方法,通过比较两种方法的计算结果,在传输线模型中增加了L型GIS部分的补偿电容,来表示电磁波在L型GIS结构处的畸变影响。通过对1 000 k V及500 k V含有L型拐弯段的GIS管道计算,获得了两种电压等级情况下GIS拐弯段的最佳补偿电容值分别5 p F与7.5 p F。
为使直流特高压(ultra high voltage direct current,UHVDC)换流站阀厅连接金具的温升处在合理的范围内,建立合理的基于温升的阀厅连接金具设计方法至关重要。针对阀厅连接金具温升过高现象,通过试验结合理论分析原因,指出了由磁场引起的电流分布不均是阀厅连接金具温升过高的主要原因,提出了基于温升的特高压换流站阀厅连接金具设计方法,运用有限元(finite element method,FEM)的方法对阀厅连接金具的电流分布及温升进行仿真,优化连接金具的关键尺寸,使温升均匀分布。根据相关标准对按所提方法设计的阀厅连接金具进行试验,并和传统金具进行比较,结果表明由所提方法设计的阀厅连接金具温升分布均匀,最大温升明显降低。所提方法对特高压换流站阀厅连接金具的设计具有重要意义,同时也为换流站其他设备及输电线路上设备的设计提供了重要参考。
超/特高压交流变电站噪声特性对于其噪声预测与控制具有重要意义。以750 k V交流变电站为研究对象,对变电站内变压器、高压电抗器、带电架构以及站界噪声水平、频谱分布以及衰减特性进行了系统测量与分析。结果表明,750 k V变电站噪声水平较高,变电站各主要噪声源之间存在相互影响,变压器500 Hz以下的中低频噪声水平较高,冷却系统对变压器频谱分布具有较大影响,电抗器噪声最高可达80.3 d B(A),带电架构噪声最低为61.2 d B(A),站界噪声分布与变电站内各主要声源的布置方式有关。
为更好地分析和研究变电站故障电流分布,准确确定故障电流分流系数,利用大功率变频信号发生系统和柔性Rogrowski线圈对大学城110 k V变电站故障电流分流系数进行了测量,利用CDEGS软件对大学城110 k V变电站故障短路下电流分布进行了仿真计算,并与实测结果进行了对比分析。仿真计算值与实测值对比吻合性较好,验证了仿真计算方法的准确性。对仿真计算的误差来源进行了分析。
近年来,绝缘管型母线作为一种大电流连接线使用日渐增多,但由于目前管母的生产、运维尚缺乏有效规范,投运后频繁出现问题。文中以四川某变电站35 k V绝缘管母为研究对象,对其投运后出现的鼓包、冒烟、着火等异常现象和结构设计进行了全面的分析与探讨。通过多组试验和解体分析结果,管母的半导电层和铜带配合不合理所导致的半导电层破损是运行异常的直接原因。有限元仿真计算结果表明,半导电层出现破损后,破损处电场局部集中,且破损处的电场强度与破损口大小正向相关。同时,由于半导电层阻燃性能较差,出现放电后使缺陷发展扩大,并最终表现出鼓包、冒烟、着火等异常现象。在此基础上,文中还分析了管母的结构设计、材料使用对其电气性能的影响,并从生产加工、运行维护、检测等方面对管母的安全可靠运行提出建议。