±800kV特高壓換流站閥廳金具防暈設計尺寸分析

趙男

摘要：換流站是電力系統建設運行體系當中的重要結構，電力系統在運行期間交流和直流電的轉換都需要依靠換流站來完成，而換流站逐漸形成特高壓模式，使得換流站電力工程運行的功率和電流水平都顯著提升，閥廳金具的設計成為換流站電力工程運行質量和狀態的直接影響因素，而閥廳金具防暈效果優化需要通過對起暈場強的控制實現，本文將通過對不同海拔高度的特高壓換流站進行起暈電壓試驗與控制分析，來對金具防暈設計尺寸進行研究。

關鍵詞：±800kV特高壓換流站;閥廳金具;防暈設計尺寸

一、±800kV特高壓換流站閥廳金具防暈設計的基本現狀

±800kV特高壓換流站閥廳金具主要就是負責將各個電力設備進行有效的連接，同時金具需要與管形母線進行配合完成設備連接。我國的閥廳金具裝置還沒有形成統一的規格分類標準，根據金具的結構特點，可以將其分成連接金具、接續金具、防護金具這幾種。在進行金具防暈設計時，是對各項生產工藝進行優化處理來實現，重點是對金具曲率半徑值進行擴大，或者是對邊角進行圓角處理，這些設計操作都能夠明顯的強化金具防暈性能。另外在金具結構的外部設置屏蔽球等結構，能夠在金具表面形成一層保護，避免金具表面出現電暈的情況。

二、±800kV特高壓換流站閥廳金具防暈設計的基本特點

我國針對±500kV直流換流站的建設規劃力度比較強，在閥廳金具設計當中基本都可以應用國產的金具設備來構建良好的運行狀態。而針對±800kV特高壓換流站的建設研究還沒有達到相對完善的狀態，閥廳的金具設計更多的是應用國外提供的設施，應用建設的成本比較高，在后期設備運行期間，運維養護工作的工作量比較大，缺乏經濟性。實際±800kV特高壓換流站當中的閥廳金具是通過多樣化的設備進行連接與結合，在設計的過程中將載流、發熱狀態、場強分布、起暈狀態、機械運行以及受力均衡性等因素進行綜合的考量，并會對整體的外形和連接的模式進行規范調控，在金具防暈設計期間通常都會應用三維電場仿真計算來進行模擬，并通過實驗對電暈特性進行掌握，基本閥廳金具的起暈電壓結果數值都比閥廳正常運行電壓值要高，還需要結合安全與成本的角度對電暈控制合理性進行研究。

三、管形金具起暈的場強控制

起暈電壓試驗分析

在試驗之前需要選擇管徑規格不同的管母線，并在兩種海拔高度的特高壓換流站當中分別進行電壓試驗測量，以此來得到不同海拔高度水平下，管母線在管徑逐漸變大的情況下，對應的電暈變化情況。因而可以選擇分別在海拔高度100米和海拔高度4200米的實驗基地開展電暈試驗，設置管徑分別為40毫米、50毫米、108毫米以及159毫米的管母線作為實驗試品，將管母線的長度進行統一，設置長為19米，在管母線的兩端設置均壓環，通過起暈電壓測試來對管母線的負極性起暈電壓值進行測量獲取，通過試驗獲得的電壓值可以發現，管母線的管徑規格﹥150毫米，并且對地高度越過10米之后，起暈電壓水平與系統最高的運行電壓相比，起暈電壓更高。因而在±800kV特高壓換流站閥廳當中，管形金具的管徑設計尺寸在大于150毫米時，在系統運行期間不會出現電暈的情況。

四、球形金具起暈的場強控制

起暈電壓試驗分析

針對球形金具的試驗，同樣需要在兩個不同海拔高度的特高壓換流站基地進行，試驗選擇三種不同直徑規格的屏蔽球進行實驗。當保持屏蔽球的直徑規格相同，而對地高度不相同的情況下，起暈電壓實驗結果情況保持一致，因而對地高度這一參數對屏蔽球不會產生明顯的影響。因而將對地高度設置為標準參數為10米，然后將屏蔽球的直徑參數作為變量，對不同海拔高度水平下的不同直徑規格的屏蔽球進行起暈電壓試驗分析。當屏蔽球的直徑超過80厘米時，試驗獲得的起暈電壓值就超過了閥廳設備系統運行的最高電壓值，也就證明當±800kV特高壓換流站閥廳當中球形的金具直徑在80厘米以上時，金具的應用就不會產生電暈的情況。

五、±800kV特高壓換流站閥廳金具場強總體的控制

在±800kV特高壓換流站閥廳當中金具的結構形狀具有多樣化的特點，其中近似于圓柱體、等效曲率半徑在200毫米之上的金具包括CBH避雷器均壓環、極性管母線等，金具的管徑設計一般都是統一規格，為300毫米，而等效曲率半徑在200毫米之內的金具包括導線間隔棒、滑動管母等，這些金具的表面場強水平與倒角曲率半徑之間有著直接關聯性。與球形結構近似的金具包括均壓球和防暈屏蔽球，其中屏蔽球的直徑最小規格為100厘米，最大的規格直徑也沒有超過180厘米，上述提及的電極起暈場強計算經驗公式，是能夠在等效曲線直徑控制在200毫米之內的圓柱體金具當中適用，獲得可靠的結果數值。超出200毫米之外的圓柱體金具不能應用該公式進行計算，需要應用球形金具表面起暈控制值作為控制標準，這是由于球形的金具與管形金具相比，在防暈性能優質性方面更具備優勢，場強控制水平比較高。

綜合來分析，通過對不同形狀的金具場強控制的分析，對照±800kV特高壓換流站閥廳金具的設計要求，在對場強進行總體控制期間，針對等效直徑在200mm以上的管形金具、近似圓柱體或球形金具，起暈場強控制值要在12kV/cm之內，對于等效直徑在200mm之內的管形金具或近似圓柱體金具，起暈場強控制值需要在18kV/cm之內[3]。

結束語：

在±800kV特高壓換流站閥廳金具防暈設計尺寸控制當中，目前還沒有針對金具表面場強控制形成嚴格、統一的標準，因而在設計期間需要根據金具的結構、規格類型，來對表面的場強控制合理性進行強化，以實現提升金具的防暈性能。

參考文獻：

[1]胡偉，葉奇明，謝梁，等.分層接入式特高壓換流站1000 kV換流變區域空氣間隙放電特性[J].高電壓技術，2021，47（05）：1788-1795.

[2]李然，孫毅，金銘，等.特高壓換流站站用電備自投越級動作的故障分析及改進措施[J].電氣技術，2021，22（05）：68-72.

[3]田亮，劉巖，陜華平，等.不同環境條件下特高壓換流站用絕緣子積污特性研究[J].絕緣材料，2021，54（04）：36-40.