「特高壓直流輸電線路寬頻域電暈電流傳感器」填補了國內外電暈...

2020-11-24 環球網

為了滿足我國用電負荷增長、改善電網結構、實施「西電東送、南北互供、全國聯網」戰略,發展特高壓電網勢在必行。由於特高壓直流輸電具有造價低、功率損耗小等優點,使得它在遠距離、大容量電能輸送以及大區電網非同步互聯方面具有無可比擬的優勢,近年來得到了大力發展。

特高壓直流線路起暈後引起的電磁環境(如可聽噪聲、無線電幹擾和合成電場等)不僅制約著輸電線路的導線選型和結構參數設計,還常帶來環境保護問題。隨著輸電線路環境保護和節能降耗要求的提高,僅靠可聽噪聲、無線電幹擾和電暈損耗等電暈效應的測量和分析來研究輸電線路的電磁環境已遠不能滿足工程需求,需繼續從線路電暈放電的源——寬頻域電暈電流及其與電暈效應的關聯關係方面入手,深入研究線路的電暈放電問題。傳統的電暈電流測量系統測量帶寬低(通常在2MHz以下),測量性能遠不能滿足電壓等級逐漸提高的特高壓直流輸電線路可聽噪聲、無線電幹擾和電暈損耗的研究需要,因此有必要對特高壓直流輸電線路的電暈電流進行寬頻域測量並對電暈電流的寬頻特性展開研究,從而為我國特高壓直流線路電磁環境精細化控制提供技術支撐。

特高壓直流線路的工程設計和導線電暈特性的機理研究均需對線路電暈電流的高頻特性進行測試和研究,而寬頻域電暈電流取樣傳感器的研製成為制約電暈電流相關研究的瓶頸。為測量得到特高壓直流線路電暈放電時的電暈電流高頻特性,該發明提出了一種寬頻域電暈電流取樣電阻傳感器,通過一系列技術改進措施,實現了在特高壓環境下測量帶寬高達30MHz的電暈電流取樣傳感器。其核心發明點主要有:

採用將分裂電阻束均勻布置在絕緣管外側的結構,有效地降低了取樣電阻表面的電場強度,確保其在特高壓環境下無電暈放電。

該發明採用的取樣傳感器包括一組以上低感分裂電阻束,分裂電阻束由若干個均勻分布在絕緣管外側相互並聯的分裂電阻組成。由於本發明採用分裂電阻束的方式,並在其兩端設置了均壓環,大幅度地降低了取樣傳感器表面的場強,確保了該傳感器在串入特高壓線路後,其表面不會發生電暈現象。

通過合理配置分裂電阻束和屏蔽環電氣參數,減小高頻時電阻與容抗比值,大幅提高了測量帶寬。為降低傳感器端部的表面電場強度,避免電暈放電,需在分裂電阻束的兩端安裝金屬屏蔽環,分裂電阻束與兩端屏蔽環相連。但安裝屏蔽環後增加了傳感器的分布電容,可能造成傳感器的頻率響應變差,因而需要合理配置分裂電阻和屏蔽環的電氣參數,從而減小高頻時電阻與容抗的比值,提高信號的測量帶寬。

將多組分裂電阻束串聯,使量程切換靈活,測量更準確。

根據導線起暈狀態的不同,導線上的電暈電流變化幅度較大,研究導線電暈特性時,通常需要對微安級到數十毫安的電暈電流進行測試。由於該發明採用多組分裂電阻束串聯連接的方式,因此能夠具備多個測量量程,並可在控制端通過程序靈活地進行切換,測量不同幅值範圍的電暈電流,從而使得測量結果更為準確。

該發明之所以能夠在特高壓環境下將電暈電流傳感器的測量帶寬從2MHz提高到30MHz,其核心在於分裂電阻束結構的採用及其與兩側金屬屏蔽環的搭配,使得發明的傳感器既能大大地提高測量帶寬,又能使得傳感元件在特高壓環境下無電暈放電。該發明可廣泛地應用於±1200kV下的特高壓直流環境中,實現特高壓輸電線路中電暈電流的寬頻域準確測量。

該項技術經國家電網公司信息通信分公司查新,由中國電機工程學會鑑定,專家一致認為,該項目在特高壓直流線路寬頻域電暈電流傳感方面達到了國際領先水平。

實現了測量帶寬高達30MHz的電暈電流取樣傳感器,填補了國內外特高壓直流線路寬頻域電暈電流測量空白,拓寬了電暈放電與其效應研究方面頻率的研究範圍,推動了該領域的深層次研究,提升了我國在國際上的話語權。

開展的電磁環境研究成果已應用於溪浙、哈鄭±800kV直流線路的極間距優化設計,使極間距縮小2m,由此節省了大量走廊資源,減少了大量房屋拆遷,對於環境保護和社會和諧具有重要意義。開展的電暈損耗研究成果為哈鄭±800kV直流線路的導線選型提供了重要技術支撐,將原計劃採用的6×900mm2導線改為6×1000mm2導線,平均電暈損耗減小近1kW/km,每年節省近1000萬元,對於節能減排具有重要意義。

項目主要由中國電力科學研究院和北京航空航天大學通力合作完成。團隊從2009年開始研究特高壓直流輸電線路寬頻域電暈電流測量技術,歷近三年終將傳感器研製成功,並裝備於特高壓技術國家工程實驗室的試驗線段和電暈籠上。在該研究領域目前已獲得授權專利近20項,發表論文20餘篇,先後獲得中國電工技術發明獎、國家電網公司科技進步獎和北京市科技進步獎等。

團隊負責人陸家榆,博士,註冊環保工程師。現任中國電力科學研究院教授級高級工程師,高壓所副所長,國家電網公司「交直流輸電線路電磁環境理論與測量技術」科技攻關團隊帶頭人,中國電機工程學會電磁幹擾專委會秘書長,全國勘察設計註冊工程師管理委員會註冊環保工程師執業資格考試專家組成員,國家環保部(國家核安全局)核安全與環境專家委員會委員,全國照射人體有關電、磁和電磁領域評定方法標準化技術工作組委員,國家電網公司特高壓試驗示範工程建設專家委員會設計組成員。完成國家、部級和其他科研80餘項;獲中國標準創新貢獻獎一等獎1項,省部級科技進步獎17項,國家電網公司科技進步獎9項。在國內外學術刊物發表論文90餘篇,合編出版著作19部。主要從事電力系統電磁環境與電磁兼容研究。(劉元慶)

相關焦點

  • 特高壓直流線路寬頻域電暈電流傳感器填補國內外測量空白
    【電纜網訊】由於特高壓直流輸電具有造價低、功率損耗小等優點,使得它在遠距離、大容量電能輸送以及大區電網非同步互聯方面具有無可比擬的優勢,近年來得到了大力發展。
  • 淺談特高壓輸電線路電暈放電及電磁環境
    電暈放電現象會對電網運行與人們日常生活帶來不利的影響,例如:電暈放電會產生高頻脈衝電流,其中包含的各種高次諧波會造成無線電幹擾;電暈放電會引發一系列的化學反應,產生臭氧、一氧化氮、二氧化氮等強腐蝕性物質,對輸電線路造成影響;電暈放電會消耗能量,造成電力系統不必要的能量損失;電暈放電會發出人耳可聽的噪聲,對人們造成心理、生理上的影響。
  • 【簡析】淺談特高壓輸電線路可聽噪聲分析及預測
    隨著超(特)高壓輸電線路大量建設,線路電暈放電產生的可聽噪聲作為一種噪聲源開始引起人們的關注。輸電線路設計時需要根據導線的結構參數對可聽噪聲進行預測,以保證可聽噪聲水平低於環境保護所要求的限值。特高壓輸電線路由於電壓更高、導線截面大等特點,現有可聽噪聲預測方法已不再適用。如何實現特高壓輸電線路可聽噪聲的準確預測,已成為特高壓輸電線路設計和建設時一個亟待解決的關鍵問題。
  • 特高壓直流輸電知識普及問題綜述
    因此,由於直流輸電線路的這種技術特性,與交流輸 電線路相比,其外絕緣特性更趨複雜。  建設特高壓直流輸電線路關鍵技術  直流架空線路與交流架空線路相比,在機械結構的設計和計算方面, 並沒有顯著差別。但在電氣方面,則具有許多不同的特點,需要進行專門 研究。
  • 特高壓直輸電流線路淺析
    直流架空線路因其結構簡單、線路造價低、走廊利用率高、運行損耗小、維護便利以及滿足大容量、長距離輸電要求的特點,在電網建設中得到越來越多運用。因此直流輸電線路通常採用直流架空線路,只有在架空線線路受到限制的場合才考慮採用電纜線路。問:建設特高壓直流輸電線路需要研究哪些關鍵技術問題?
  • 紫外線傳感器對高壓電網電暈放電的監測
    打開APP 紫外線傳感器對高壓電網電暈放電的監測 工程師曾玲 發表於 2018-07-12 09:37:00 目前針對輸電線路上的電暈放電檢測主要有:人工巡查檢測、脈衝電流檢測、紅外檢測、超聲電暈檢測和紫外檢測等方法。
  • 中國為什麼要大力發展特高壓直流輸電?
    那麼,既然交流輸電更有優勢,為什麼當今我們國家要大力發展特高壓直流輸電,還不小心成了世界第一?還是那個老問題:輸電過程中的損耗。不過,這次卻成了交流電的劣勢。但是,為了傳輸和直流系統一樣的有功功率,交流系統還需要額外傳輸一定比例的無功功率,這就造成了交流線路上的電流要比直流線路大。而交流線路因電阻發熱造成的損耗自然也就更多了。其實,直流的優勢還不止這個,還有系統擴容的難度更低等。
  • 特高壓知識問答
    直流輸電線路在正常運行情況下允許導線發生一定程度的電暈放電,由此將會產生電暈損失、電場效應、無線電幹擾和可聽噪聲等,導致直流輸電的運行損耗和環境影響。特高壓工程由於電壓高,如果設計不當,其電暈效應可能會比超高壓工程的更大。通過對特高壓直流電暈特性的研究,合理選擇導線型式和絕緣子串、金具組裝型式,降低電暈效應,減少運行損耗和對環境的影響。2. 絕緣配合。
  • 國網東營供電公司:為輸電線路安裝電暈在線監測及預警系統
    ,為實現電暈實時監測、確保電網平穩運行打下基礎。  電暈放電是輸電線路較為常見的一种放電形式,一方面電暈放電是較為強大的電磁幹擾源,對無線電通訊產生一定的影響,同時會造成能量損失;另一方面電暈放電會造成輸電線路絕緣設備腐蝕從而影響使用壽命。
  • 甘肅電力實現省內特高壓直流線路等電位帶電作業「零突破」
    人民網蘭州8月24日電(郭頌霞)8月20日,甘肅送變電工程公司應急搶修中心在±800千伏酒湖線組織開展等電位帶電作業演練,實現了甘肅境內特高壓等電位帶電作業的「零突破」,填補了甘肅特高壓直流輸電線路帶電作業的空白。這標誌著甘肅電力企業已經具備了在特高壓等電位下進行帶電作業的能力。
  • 直流輸電與交流輸電有何不同
    ::本報特約撰稿 森堡繼武廣高速鐵路正式運營(詳見2009年12月15日本版)後,另一條橫跨雲貴高原的雲廣±800千伏特高壓超級直流輸電「超級高速公路」,也宣布全線帶電升壓成功,實現單極投產。
  • 陳維江院士談我國發展特高壓輸電的創新實踐—新聞—科學網
    10月21日上午,國家電網公司陳維江院士參加中國科學院電工研究所
  • 高壓直流輸電未來會不會取代特高壓交流輸電?
    在現有技術條件下,高壓直流輸電無法取代(特)高壓交流輸電。這裡從高壓直流輸電的角度說明,特高壓交流不怎麼了解。所以只是談談高壓直流輸電為什麼無法完全取代高壓交流輸電(並非針對特高壓交流輸電)。斷路器,無法切除輸電線路的短路故障,從而限制了多端直流輸電的發展。
  • 世界首條穿越高海拔地區特高壓輸電線路
    如果把特高壓輸電線路比作是血管,高端換流變壓器就是「強勁的心臟」。你知道嗎?青海至河南特高壓直流輸電工程的6顆「強勁的心臟」在西寧組裝。  3月31日,位於西寧的國內首個特高壓換流變壓器現場組裝基地,±800千伏青海至河南特高壓直流輸電工程青南換流站所用的首臺±800千伏高端換流變壓器組裝有序推進。
  • 直流輸電與交流輸電優勢方面對比分析
    如果考慮到趨膚效應和各種損耗(絕緣材料的介質損耗、磁感應的渦流損耗、架空線的電暈損耗等),輸送同樣功率交流電所用導線截面積大於或等於直流輸電所用導線的截面積的1.33倍。因此,直流輸電所用的線材幾乎只有交流輸電的一半,同時,直流輸電桿塔結構也比同容量的三相交流輸電簡單,線路走廊佔地面積也少。
  • 科技名詞 | 什麼是特高壓直流輸電?
    學科:電力_電力系統相關名詞:特高壓直流高壓源 高壓直流輸電 交直流並聯輸電來源:全國科學技術名詞審定委員會圖片來源:視覺中國特高壓直流輸電是用其基本工作原理是通過送端換流站將交流電轉變為特高壓直流電後,將直流電輸送到受端換流站,再由受端換流站將直流電轉變為交流電送入受端交流系統。特高壓直流輸電具有輸送容量大、送電距離遠、輸電損耗低、輸電走廊寬度小等優點。
  • 特高壓輸電線路在線監測系統方案的詳細介紹
    特高壓輸電線路在線監測系統方案的詳細介紹 fhkj2020 發表於 2020-12-29 10:52:59 一、項目背景 由於高壓輸電線路縱橫延伸幾十甚至幾百千米,處在不同的環境中。
  • 各種類型的輸電線路與環保特點
    > 各種類型的輸電線路與環保特點 與人民生活息息相關的電能輸送,依靠的是電線,這點大家都很清楚,那麼,輸電線路有哪些類型
  • 高壓直流輸電電壓等級_高壓直流輸電的分類
    葛洲壩---上海南橋線、天生橋---廣州線、貴州---廣東線、三峽---廣東線),另有±50kV(上海---嵊泗群島線),±100kV(寧波---舟山線),南方電網公司已建成±800kV特高壓直流輸電線——雲廣特高壓直流輸電線路,國家電網公司已建成兩條±800kV特高壓直流線路,分別為向家壩-上海±800kV特高壓直流線路及錦屏-蘇南±800kV特高壓直流線路。
  • 電暈檢測系統中低噪放大器的設計
    本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/262224.htm  引言  隨著我國電力事業的持續蓬勃發展以及特高壓輸電工程的投入使用,電暈放電的危害日益凸顯。在目前的檢測電暈放電現象領域中,主要的檢測方法有人工目視法、紅外熱成像檢測法、紫外光譜檢測法、脈衝電流檢測法和超聲波檢測法[1-3]等。但是這些方法普遍存在檢測距離近的局限,不適用於電暈放電的遠距離檢測。近年來,遠距離的檢測方法成為電暈放電現象檢測的熱點。本文基於一種遠距離的檢測法——電磁檢測法[2],研究設計了一套電暈放電檢測系統。