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作者:ManBetX体育官网 发布时间:2020-08-19 12:17 点击数:

  为了满足我国用电负荷增长、改善电网结构、实施“西电东送、南北互供、全国联网”战略,发展特高压电网势在必行。由于特高压直流输电具有造价低、功率损耗小等优点,使得它在远距离、大容量电能输送以及大区电网非同步互联方面具有无可比拟的优势,近年来得到了大力发展。

  特高压直流线路起晕后引起的电磁环境(如可听噪声、无线电干扰和合成电场等)不仅制约着输电线路的导线选型和结构参数设计,还常带来环境保护问题。随着输电线路环境保护和节能降耗要求的提高,仅靠可听噪声、无线电干扰和电晕损耗等电晕效应的测量和分析来研究输电线路的电磁环境已远不能满足工程需求,需继续从线路电晕放电的源——宽频域电晕电流及其与电晕效应的关联关系方面入手,深入研究线路的电晕放电问题。传统的电晕电流测量系统测量带宽低(通常在2MHz以下),测量性能远不能满足电压等级逐渐提高的特高压直流输电线路可听噪声、无线电干扰和电晕损耗的研究需要,因此有必要对特高压直流输电线路的电晕电流进行宽频域测量并对电晕电流的宽频特性展开研究,从而为我国特高压直流线路电磁环境精细化控制提供技术支撑。

  特高压直流线路的工程设计和导线电晕特性的机理研究均需对线路电晕电流的高频特性进行测试和研究,而宽频域电晕电流取样传感器的研制成为制约电晕电流相关研究的瓶颈。为测量得到特高压直流线路电晕放电时的电晕电流高频特性,该发明提出了一种宽频域电晕电流取样电阻传感器,通过一系列技术改进措施,实现了在特高压环境下测量带宽高达30MHz的电晕电流取样传感器。其核心发明点主要有:

  采用将分裂电阻束均匀布置在绝缘管外侧的结构,有效地降低了取样电阻表面的电场强度,确保其在特高压环境下无电晕放电。

  该发明采用的取样传感器包括一组以上低感分裂电阻束,分裂电阻束由若干个均匀分布在绝缘管外侧相互并联的分裂电阻组成。由于本发明采用分裂电阻束的方式,并在其两端设置了均压环,大幅度地降低了取样传感器表面的场强,确保了该传感器在串入特高压线路后,其表面不会发生电晕现象。

  通过合理配置分裂电阻束和屏蔽环电气参数,减小高频时电阻与容抗比值,大幅提高了测量带宽。为降低传感器端部的表面电场强度,避免电晕放电,需在分裂电阻束的两端安装金属屏蔽环,分裂电阻束与两端屏蔽环相连。但安装屏蔽环后增加了传感器的分布电容,可能造成传感器的频率响应变差,因而需要合理配置分裂电阻和屏蔽环的电气参数,从而减小高频时电阻与容抗的比值,提高信号的测量带宽。

  根据导线起晕状态的不同,导线上的电晕电流变化幅度较大,研究导线电晕特性时,通常需要对微安级到数十毫安的电晕电流进行测试。由于该发明采用多组分裂电阻束串联连接的方式,因此能够具备多个测量量程,并可在控制端通过程序灵活地进行切换,测量不同幅值范围的电晕电流,从而使得测量结果更为准确。

  该发明之所以能够在特高压环境下将电晕电流传感器的测量带宽从2MHz提高到30MHz,其核心在于分裂电阻束结构的采用及其与两侧金属屏蔽环的搭配,使得发明的传感器既能大大地提高测量带宽,又能使得传感元件在特高压环境下无电晕放电。该发明可广泛地应用于±1200kV下的特高压直流环境中,实现特高压输电线路中电晕电流的宽频域准确测量。

  该项技术经国家电网公司信息通信分公司查新,由中国电机工程学会鉴定,专家一致认为,该项目在特高压直流线路宽频域电晕电流传感方面达到了国际领先水平。

  实现了测量带宽高达30MHz的电晕电流取样传感器,填补了国内外特高压直流线路宽频域电晕电流测量空白,拓宽了电晕放电与其效应研究方面频率的研究范围,推动了该领域的深层次研究,提升了我国在国际上的话语权。

  开展的电磁环境研究成果已应用于溪浙、哈郑±800kV直流线路的极间距优化设计,使极间距缩小2m,由此节省了大量走廊资源,减少了大量房屋拆迁,对于环境保护和社会和谐具有重要意义。开展的电晕损耗研究成果为哈郑±800kV直流线路的导线选型提供了重要技术支撑,将原计划采用的6×900mm2导线导线kW/km,每年节省近1000万元,对于节能减排具有重要意义。

  项目主要由中国电力科学研究院和北京航空航天大学通力合作完成。团队从2009年开始研究特高压直流输电线路宽频域电晕电流测量技术,历近三年终将传感器研制成功,并装备于特高压技术国家工程实验室的试验线段和电晕笼上。在该研究领域目前已获得授权专利近20项,发表论文20余篇,先后获得中国电工技术发明奖、国家电网公司科技进步奖和北京市科技进步奖等。

  团队负责人陆家榆,博士,注册环保工程师。现任中国电力科学研究院教授级高级工程师,高压所副所长,国家电网公司“交直流输电线路电磁环境理论与测量技术”科技攻关团队带头人,中国电机工程学会电磁干扰专委会秘书长,全国勘察设计注册工程师管理委员会注册环保工程师执业资格考试专家组成员,国家环保部(国家核安全局)核安全与环境专家委员会委员,全国照射人体有关电、磁和电磁领域评定方法标准化技术工作组委员,国家电网公司特高压试验示范工程建设专家委员会设计组成员。完成国家、部级和其他科研80余项;获中国标准创新贡献奖一等奖1项,省部级科技进步奖17项,国家电网公司科技进步奖9项。在国内外学术刊物发表论文90余篇,合编出版著作19部。主要从事电力系统电磁环境与电磁兼容研究。(刘元庆)


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