±1100kV戶內直流場設備防電暈工藝

張棟 劉軍 王開庫

摘 要：換流站在直流特高壓輸電系統中具有相當重要的地位。設備在運行過程中如果發生電暈現象其產生的電荷會使換流站設備絕緣材料或金具表面處的電場發生嚴重畸變，局部區域場強過高，從而可能導致設備絕緣材料的損壞，進一步影響到電網的安全穩定運行。通過裝配式金具專業定制化設計、應用三維檢測數字化手段對金具安裝進行“全過程”的質量管控，應用紅外測距儀檢測金具的電氣凈距，以上述3道工藝控制，形成±1100kV戶內直流場設備防電暈工藝，該項目的實施對于降低換流站故障閉鎖和局部電網功率震蕩的風險以及為今后類似設備安裝提供參考與借鑒具有充分的必要性。

關鍵詞：特高壓換流站;戶內;直流場;防電暈

0 引言

換流站設備在運行過程中如果發生電暈現象其產生的電荷會使換流站設備絕緣材料或金具表面處的電場發生嚴重畸變，局部區域場強過高，從而可能導致設備絕緣材料的損壞，進一步影響到電網的安全穩定運行。通過制定實施±1100kV戶內直流場設備防電暈工藝，對于降低換流站故障閉鎖和局部電網功率震蕩的風險以及為今后類似設備安裝提供參考與借鑒具有充分的必要性。該項目的成功實施，一方面保證了工程安裝質量，提高了工作效率，同時也加快了施工進度，提高安裝工藝水平;另一方面通過提高、改進，逐步形成企業的工藝標準，不僅提高了特高壓直流站設備的工藝水平，也為在今后類似工程中的推廣和應用打下良好基礎。

1 裝配式金具專業定制化設計和生產

電暈放電是在大氣壓或高于大氣壓條件下，電極表面曲率徑很小，放電空間電場分布不均勻，電極表面附近電場較強時，發生的放電現象。在電暈放電中，一般來說，電極的幾何構形起著重要作用。電場的不均勾性把主的電離過程局限于局部電場很高的電極附近，特別是發生在曲率半徑很小的電極附近或大或小的薄層中，氣體的發光也只發生在這個區域里，這個區域稱為電離區域，或稱之為電暈層或起暈層。

±1100kV換流站戶內直流場的金具的電壓等級主要是1100kV、550kV和150kV等，其在設計金具過程中已經充分考慮防電暈措施，具體情況如下：

1）金具產品采用鑄鋁件結構;

2）金具邊角采用圓角化處理，盡量讓棱邊或尖角隱藏在產品內部;

3）所使用連接螺栓端頭盡量沉入鑄鋁件產品的內部;

4）伸縮節類金具采用大截結構，防電暈效果更好。

5）所有金具的設計都經過應用有限元法的軟件的實際仿真。對球體直徑D按2000mm，開孔直徑d按360mm，開孔翻邊半徑R按100mm，開孔最低處據支柱絕緣上法蘭邊緣150mm的屏蔽球加壓1227kV進行電場仿真分析，最大電場強度值出現在開孔的邊緣處，為10kV/cm，結果是安全的，不會出現放電及電暈現象。

6）增加防電暈屏蔽環或屏蔽球增加帶電體表面的曲率。在金具內部增加等勢線或等勢片，使得該電氣連接處各個部分都成為一個等勢體。

2 金具三維檢測

2.1 金具三維檢測原理方法

三維檢測在攝影、機械制造行業都有所應用。在電力行業的應用還屬于首次。

三維工件缺陷檢測設備采用光學非接觸式激光三維掃描技術，又名立體視覺測量方法，是目前最為先進的技術的數據采集方法，它是利用激光測距的原理，根據同一個三維空間點在不同空間位置（通過識別標志點，建立定位坐標系）之間位置的空間幾何關系來獲取該點的三維坐標值。通過記錄被測物體表面大量的密集的點的三維坐標、反射率和紋理等信息，可快速復建出被測目標的三維模型及線、面、體等各種圖件數據。

古泉換流站的金具球類屏蔽金具有直徑2000mm（1100kV）和直徑1300mm（550kV）如果應用傳統的接觸式的檢測方式，例如三坐標打點，專用的夾具檢具等，這種方法雖然精度高，但是檢測效率低下，檢測過程中很可能會對零件造成不必要的二次傷害而且存在較多檢測死角。先進的光學三維測量設備可以在不對掃描工件造成磨損破壞的前提下提供可靠真實的三維數據。可將得到的三維數據與三維圖紙進行比對，快速準確地獲取工件各個位置的偏差，基于比對結果給出修正方案。掃描死角少，復雜的曲面，同軸度，圓柱度等用傳統方法難以獲取檢測的數據，也都可以輕而易舉地獲取。同時，快捷的掃描也可以提高檢測的效率，減少時間和人力成本。

2.2 金具三維檢測流程

金具安裝實現全過程檢測，出廠時檢測，利用三維掃描設備進行金具全尺寸掃描，并將實際掃描數據與金具三維設計模型行進數據比;安裝前檢測，利用三維掃描設備進行金具全尺寸掃描，并將實際掃描數據與金具三維設計模型行進數據比;安裝后檢測，采集金具全尺寸掃描，并將實際掃描數據與金具三維設計模型、安裝前測量數據分別進行數據。3 應用紅外測距儀檢測金具的電氣凈距利用紅外線測量儀器測量安裝金具對屋內鋼結構，彩鋼墻面，構筑物和地面的空氣間距，和施工圖進行對照，從而確認金具的安裝精度，保證其擁有足夠的安全距離，滿足設計的要求。

結論

通過在±1100kV古泉換流站工程戶內直流場設備安裝的實施，實現了直流場無明顯電暈放電的目標，并且提高了安裝效率，降低了安全風險，提高了經濟效益，安裝質量均滿足規程規范及標準工藝要求，質量工藝通過順利通過監理驗收。在古泉換流站系統調試期間使用SUPERB攝像型一體式全日盲紫外成像儀采用日盲區紫外檢測技術，對直流場的設備進行了檢測。

在換流站工程戶內直流場設備安裝中實踐證明，該項目研究有效降低了設備電暈放電的風險，目前已完成極1、極2兩個戶內直流場的設備安裝，安裝質量工藝順利通過驗收。該項目的成功實施，一方面保證了工程安裝質量，提高了工作效率，同時也加快了施工進度，提高安裝工藝水平;另一方面通過提高、改進，逐步形成企業的工藝標準，不僅提高了我公司對特高壓設備安裝技術水平，也為在今后類似工程中的推廣和應用打下良好基礎。

參考文獻

[1]劉澤洪，±1100kV特高壓直流輸電技術，電網技術2018年第4期：1015-1022

[2]±1100kV特高壓直流換流站金具技術規范Q/GDW 11758—2017

作者簡介：

張棟（1983年4月），男，江蘇泰州，工程師，從事特高壓換流站建設管理技術工作。

劉軍（1970年9月），男，安徽合肥，高級工程師，從事特高工程等工程建設管理工作。

王開庫（1977年2月），男，安徽銅陵，高級工程師，從事特高工程建設管理工作。