750kV变电站末端门架绝缘子串均压特性多参数差异性研究.pdf

第5 7卷 第8期2 0 2 3年8月西 安 交 通 大 学 学 报J OUR NA LO FX IANJ I AO T ON GUN I V E R S I T YV o l.5 7 N o.8A u g.2 0 2 3.*7 5 0k V变电站末端门架绝缘子串均压特性多参数差异性研究刘闯1,刘鹏1,范玥霖1,张军1,韩文2,吴健3,彭宗仁1(1.西安交通大学电气工程学院,7 1 0 0 4 9,西安;2.国网陕西省电力有限公司电力科学研究院,7 1 1 0 0 0,西安;3.国网陕西省电力有限公司,7 1 0 1 0 0,西安)摘要:变电站紫外观测发现,7 5 0k V变电站末端门型架绝缘子串相对其他位置电晕现象较为严重,因此对不同类型绝缘子串的均压特性进行差异性分析。搭建7 5 0k V变电站三维模型,对带跳线和不带跳线绝缘子串的均压特性进行对比,利用子模型网格技术和模型细节简化技术对整体模型进行简化,计算结果显示,简化之后的模型误差为0.5%,计算时间下降了7 8.9%。利用两参数和四参数结构分析方法对均压环、屏蔽环的相对距离和管径、环径进行同步分析,得到带跳线和不带跳线的绝缘子串均压环、屏蔽环的最佳参数配置。计算结果显示,对于不带跳线的绝缘子串,需要配置屏蔽环的中心距增加1 0 0mm、环径增加2 1 0mm、管径增加1 0mm,均压环的抬高距增加2 7 0mm、环径增加4 0mm,才可以达到与带跳线绝缘子串相同的屏蔽效果。研究结果表明,变电站末端门架绝缘子串需要配置更大尺寸的均压环和屏蔽环,多参数结构分析方法有效。关键词:变电站;门型架;绝缘子串;电场;结构优化;多参数中图分类号:TM 8 5 4 文献标志码:AD O I:1 0.7 6 5 2/x j t u x b 2 0 2 3 0 8 0 1 9 文章编号:0 2 5 3-9 8 7 X(2 0 2 3)0 8-0 1 9 4-1 2S t u d yo nt h eM u l t i p a r a m e t e rD i f f e r e n c eo fV o l t a g eE q u a l i z a t i o nC h a r a c t e r i s t i c so f I n s u l a t o rS t r i n g so f 7 5 0k VS u b s t a t i o nE n dP o r t a lF r a m eL I UC h u a n g1,L I UP e n g1,F ANY u e l i n1,Z HANGJ u n1,HAN W e n2,WUJ i a n3,P E NGZ o n g r e n1(1.S c h o o l o fE l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g,X ia nJ i a o t o n gU n i v e r s i t y,X ia n7 1 0 0 4 9,C h i n a;2.E l e c t r i cP o w e rR e s e a r c hI n s t i t u t e,S t a t eG r i dS h a a n x iE l e c t r i cP o w e rC o.,L t d.,X ia n7 1 1 0 0 0,C h i n a;3.S t a t eG r i dS h a a n x iE l e c t r i cP o w e rC o.,L t d.,X ia n7 1 0 1 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:F o rt h es e v e r ec o r o n a,f o u n dt h r o u g hu l t r a v i o l e to b s e r v a t i o n,a t i n s u l a t o rs t r i n g so ft h e7 5 0k Vs u b s t a t i o ne n dp o r t a lf r a m e,w h i c hi sm o r es e v e r et h a nt h a ti no t h e rp o s i t i o n s,ad i f f e r e n c ea n a l y s i so n t h ev o l t a g e e q u a l i z a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f d i f f e r e n t t y p e so f i n s u l a t o r s t r i n g si sp r o p o s e d.F i r s t l y,a t h r e e-d i m e n s i o n a lm o d e l o f 7 5 0k Vs u b s t a t i o n i sb u i l t,a n dt h ev o l t a g ee-q u a l i z a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f i n s u l a t o r s t r i n g sw i t ha n dw i t h o u t j u m p e r sa r ec o m p a r e d.T h eo v e r-a l lm o d e l i ss i m p l i f i e db yt h es u b m o d e lm e s ha n dd e t a i l s i m p l i f i c a t i o nt e c h n o l o g y.C a l c u l a t i o nr e-s u l t ss h o wt h a t t h e e r r o ro f t h e s i m p l i f i e dm o d e l i so n l y0.5%,a n d t h e c a l c u l a t i o n t i m ed e c r e a s e sb y7 8.9%.T h e n,t w o-p a r a m e t e r a n d f o u r-p a r a m e t e r s t r u c t u r a l a n a l y s i sm e t h o d s a r eu s e d t os y n-*收稿日期:2 0 2 2-1 2-2 5。作者简介:刘闯(1 9 9 3),男,博士生;刘鹏(通信作者),男,教授,博士生导师。基金项目:国家电网公司总部技术项目(5 2 0 0-2 0 1 9 3 2 1 0 2 A-0-0-0 0)。网络出版时间:2 0 2 3-0 5-0 8 网络出版地址:h t t p s:k n s.c n k i.n e t/k c m s/d e t a i l/6 1.1 0 6 9.T.2 0 2 3 0 5 0 6.1 4 4 5.0 0 6.h t m l 第8期刘闯,等:7 5 0k V变电站末端门架绝缘子串均压特性多参数差异性研究 h t t p:z k x b.x j t u.e d u.c n c h r o n o u s l ya n a l y z e t h e r e l a t i v ed i s t a n c e s,p i p ed i a m e t e r s a n d r i n gd i a m e t e r so f s h i e l d i n g r i n g s a n dg r a d i n gr i n g.F i n a l l y,t h eo p t i m a l p a r a m e t e r c o n f i g u r a t i o no f t h e i n s u l a t o r s t r i n gg r a d i n g r i n ga n ds h i e l d i n gr i n g sw i t ha n dw i t h o u t j u m p e r si so b t a i n e d.A c c o r d i n gt ot h er e s u l t s,t oa c h i e v et h es a m es h i e l d i n ge f f e c t a s i n s u l a t o r s t r i n g sw i t h j u m p e r s,i n s u l a t o r s t r i n g sw i t h o u t j u m p e r s r e q u i r ea n i n c r e a s e i nc e n t e rd i s t a n c e,r i n gd i a m e t e ra n dp i p ed i a m e t e ro f t h es h i e l d i n gr i n gb y1 0 0mm,2 1 0mma n d1 0mmr e s p e c t i v e l y,a n da ni n c r e a s e i nt h el i f t i n gd i s t a n c ea n dr i n gd i a m e t e ro f t h eg r a d i n gr i n gb y2 7 0mma n d4 0mm,r e s p e c t i v e l y.T h es t u d yr e s u l t s i n d i c a t et h a tt h ei n s u l a t o rs t r i n g so f t h e s u b s t a t i o ne n dp o r t a l f r a m en e e d t ob e e q u i p p e dw i t h l a r g e rg r a d i n gr i n g s a n ds h i e l-d i n gr i n g s.T h es t r u c t u r a l o p t i m i z a t i o np r o c e s sa l s ov e r i f i e s t h ee f f e c t i v e n e s so f t h em u l t i p a r a m e-t e rs t r u c t u r a l a n a l y s i sm e t h o d.K e y w o r d s:s u b s t a t i o n;p o r t a lf r a m e;i n s u l a t o rs t r i n g;e l e c t r i cf i e l d;s t r u c t u r a lo p t i m i z a t i o n;m u l t i p a r a m e t e r 西北地区拥有丰富的风电和光伏资源,是我国重要的新能源生产和外送基地,为我国能源转型发展提供了重要依托。西北电网7 5 0k V超高压输电工程可以保障西北地区新能源输送效率,加快新能源消纳,减少弃风弃光的现象,为实现“双碳”目标提供助力1-5。7 5 0k V变电站层架结构复杂,电磁环境控制至关重要。绝缘子串在变电站中起着控制高压导线绝缘距离和高压导线的固定引导作用。绝缘子串的长度一般随着电压等级的升高而逐渐增加,由于杂散电容的影响,绝缘子串的电位分布呈浅U型,且高压端前几片绝缘子承受着较高的分布电压,因此需要在绝缘子串高压端配置均压环来控制端部过高的电位梯度6。2 0世纪8 0年代到2 1世纪初,研究人员通过实际测量和数值计算的手段获得了变电站和各电压等级输电线路绝缘子串