±1100kV户内直流场设备防电晕工艺

张栋 刘军 王开库

摘 要：换流站在直流特高压输电系统中具有相当重要的地位。设备在运行过程中如果发生电晕现象其产生的电荷会使换流站设备绝缘材料或金具表面处的电场发生严重畸变，局部区域场强过高，从而可能导致设备绝缘材料的损坏，进一步影响到电网的安全稳定运行。通过装配式金具专业定制化设计、应用三维检测数字化手段对金具安装进行“全过程”的质量管控，应用红外测距仪检测金具的电气净距，以上述3道工艺控制，形成±1100kV户内直流场设备防电晕工艺，该项目的实施对于降低换流站故障闭锁和局部电网功率震荡的风险以及为今后类似设备安装提供参考与借鉴具有充分的必要性。

关键词：特高压换流站;户内;直流场;防电晕

0 引言

换流站设备在运行过程中如果发生电晕现象其产生的电荷会使换流站设备绝缘材料或金具表面处的电场发生严重畸变，局部区域场强过高，从而可能导致设备绝缘材料的损坏，进一步影响到电网的安全稳定运行。通过制定实施±1100kV户内直流场设备防电晕工艺，对于降低换流站故障闭锁和局部电网功率震荡的风险以及为今后类似设备安装提供参考与借鉴具有充分的必要性。该项目的成功实施，一方面保证了工程安装质量，提高了工作效率，同时也加快了施工进度，提高安装工艺水平;另一方面通过提高、改进，逐步形成企业的工艺标准，不仅提高了特高压直流站设备的工艺水平，也为在今后类似工程中的推广和应用打下良好基础。

1 装配式金具专业定制化设计和生产

电晕放电是在大气压或高于大气压条件下，电极表面曲率径很小，放电空间电场分布不均匀，电极表面附近电场较强时，发生的放电现象。在电晕放电中，一般来说，电极的几何构形起着重要作用。电场的不均勾性把主的电离过程局限于局部电场很高的电极附近，特别是发生在曲率半径很小的电极附近或大或小的薄层中，气体的发光也只发生在这个区域里，这个区域称为电离区域，或称之为电晕层或起晕层。

±1100kV换流站户内直流场的金具的电压等级主要是1100kV、550kV和150kV等，其在设计金具过程中已经充分考虑防电晕措施，具体情况如下：

1）金具产品采用铸铝件结构;

2）金具边角采用圆角化处理，尽量让棱边或尖角隐藏在产品内部;

3）所使用连接螺栓端头尽量沉入铸铝件产品的内部;

4）伸缩节类金具采用大截结构，防电晕效果更好。

5）所有金具的设计都经过应用有限元法的软件的实际仿真。对球体直径D按2000mm，开孔直径d按360mm，开孔翻边半径R按100mm，开孔最低处据支柱绝缘上法兰边缘150mm的屏蔽球加壓1227kV进行电场仿真分析，最大电场强度值出现在开孔的边缘处，为10kV/cm，结果是安全的，不会出现放电及电晕现象。

6）增加防电晕屏蔽环或屏蔽球增加带电体表面的曲率。在金具内部增加等势线或等势片，使得该电气连接处各个部分都成为一个等势体。

2 金具三维检测

2.1 金具三维检测原理方法

三维检测在摄影、机械制造行业都有所应用。在电力行业的应用还属于首次。

三维工件缺陷检测设备采用光学非接触式激光三维扫描技术，又名立体视觉测量方法，是目前最为先进的技术的数据采集方法，它是利用激光测距的原理，根据同一个三维空间点在不同空间位置（通过识别标志点，建立定位坐标系）之间位置的空间几何关系来获取该点的三维坐标值。通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。

古泉换流站的金具球类屏蔽金具有直径2000mm（1100kV）和直径1300mm（550kV）如果应用传统的接触式的检测方式，例如三坐标打点，专用的夹具检具等，这种方法虽然精度高，但是检测效率低下，检测过程中很可能会对零件造成不必要的二次伤害而且存在较多检测死角。先进的光学三维测量设备可以在不对扫描工件造成磨损破坏的前提下提供可靠真实的三维数据。可将得到的三维数据与三维图纸进行比对，快速准确地获取工件各个位置的偏差，基于比对结果给出修正方案。扫描死角少，复杂的曲面，同轴度，圆柱度等用传统方法难以获取检测的数据，也都可以轻而易举地获取。同时，快捷的扫描也可以提高检测的效率，减少时间和人力成本。

2.2 金具三维检测流程

金具安装实现全过程检测，出厂时检测，利用三维扫描设备进行金具全尺寸扫描，并将实际扫描数据与金具三维设计模型行进数据比;安装前检测，利用三维扫描设备进行金具全尺寸扫描，并将实际扫描数据与金具三维设计模型行进数据比;安装后检测，采集金具全尺寸扫描，并将实际扫描数据与金具三维设计模型、安装前测量数据分别进行数据。3 应用红外测距仪检测金具的电气净距利用红外线测量仪器测量安装金具对屋内钢结构，彩钢墙面，构筑物和地面的空气间距，和施工图进行对照，从而确认金具的安装精度，保证其拥有足够的安全距离，满足设计的要求。

结论

通过在±1100kV古泉换流站工程户内直流场设备安装的实施，实现了直流场无明显电晕放电的目标，并且提高了安装效率，降低了安全风险，提高了经济效益，安装质量均满足规程规范及标准工艺要求，质量工艺通过顺利通过监理验收。在古泉换流站系统调试期间使用SUPERB摄像型一体式全日盲紫外成像仪采用日盲区紫外检测技术，对直流场的设备进行了检测。

在换流站工程户内直流场设备安装中实践证明，该项目研究有效降低了设备电晕放电的风险，目前已完成极1、极2两个户内直流场的设备安装，安装质量工艺顺利通过验收。该项目的成功实施，一方面保证了工程安装质量，提高了工作效率，同时也加快了施工进度，提高安装工艺水平;另一方面通过提高、改进，逐步形成企业的工艺标准，不仅提高了我公司对特高压设备安装技术水平，也为在今后类似工程中的推广和应用打下良好基础。

参考文献

[1]刘泽洪，±1100kV特高压直流输电技术，电网技术2018年第4期：1015-1022

[2]±1100kV特高压直流换流站金具技术规范Q/GDW 11758—2017

作者简介：

张栋（1983年4月），男，江苏泰州，工程师，从事特高压换流站建设管理技术工作。

刘军（1970年9月），男，安徽合肥，高级工程师，从事特高工程等工程建设管理工作。

王开库（1977年2月），男，安徽铜陵，高级工程师，从事特高工程建设管理工作。