±800kV特高压换流站阀厅金具防晕设计尺寸分析

赵男

摘要：换流站是电力系统建设运行体系当中的重要结构，电力系统在运行期间交流和直流电的转换都需要依靠换流站来完成，而换流站逐渐形成特高压模式，使得换流站电力工程运行的功率和电流水平都显著提升，阀厅金具的设计成为换流站电力工程运行质量和状态的直接影响因素，而阀厅金具防晕效果优化需要通过对起晕场强的控制实现，本文将通过对不同海拔高度的特高压换流站进行起晕电压试验与控制分析，来对金具防晕设计尺寸进行研究。

关键词：±800kV特高压换流站;阀厅金具;防晕设计尺寸

一、±800kV特高压换流站阀厅金具防晕设计的基本现状

±800kV特高压换流站阀厅金具主要就是负责将各个电力设备进行有效的连接，同时金具需要与管形母线进行配合完成设备连接。我国的阀厅金具装置还没有形成统一的规格分类标准，根据金具的结构特点，可以将其分成连接金具、接续金具、防护金具这几种。在进行金具防晕设计时，是对各项生产工艺进行优化处理来实现，重点是对金具曲率半径值进行扩大，或者是对边角进行圆角处理，这些设计操作都能够明显的强化金具防晕性能。另外在金具结构的外部设置屏蔽球等结构，能够在金具表面形成一层保护，避免金具表面出现电晕的情况。

二、±800kV特高压换流站阀厅金具防晕设计的基本特点

我国针对±500kV直流换流站的建设规划力度比较强，在阀厅金具设计当中基本都可以应用国产的金具设备来构建良好的运行状态。而针对±800kV特高压换流站的建设研究还没有达到相对完善的状态，阀厅的金具设计更多的是应用国外提供的设施，应用建设的成本比较高，在后期设备运行期间，运维养护工作的工作量比较大，缺乏经济性。实际±800kV特高压换流站当中的阀厅金具是通过多样化的设备进行连接与结合，在设计的过程中将载流、发热状态、场强分布、起晕状态、机械运行以及受力均衡性等因素进行综合的考量，并会对整体的外形和连接的模式进行规范调控，在金具防晕设计期间通常都会应用三维电场仿真计算来进行模拟，并通过实验对电晕特性进行掌握，基本阀厅金具的起晕电压结果数值都比阀厅正常运行电压值要高，还需要结合安全与成本的角度对电晕控制合理性进行研究。

三、管形金具起晕的场强控制

起晕电压试验分析

在试验之前需要选择管径规格不同的管母线，并在两种海拔高度的特高压换流站当中分别进行电压试验测量，以此来得到不同海拔高度水平下，管母线在管径逐渐变大的情况下，对应的电晕变化情况。因而可以选择分别在海拔高度100米和海拔高度4200米的实验基地开展电晕试验，设置管径分别为40毫米、50毫米、108毫米以及159毫米的管母线作为实验试品，将管母线的长度进行统一，设置长为19米，在管母线的两端设置均压环，通过起晕电压测试来对管母线的负极性起晕电压值进行测量获取，通过试验获得的电压值可以发现，管母线的管径规格﹥150毫米，并且对地高度越过10米之后，起晕电压水平与系统最高的运行电压相比，起晕电压更高。因而在±800kV特高压换流站阀厅当中，管形金具的管径设计尺寸在大于150毫米时，在系统运行期间不会出现电晕的情况。

四、球形金具起晕的场强控制

起晕电压试验分析

针对球形金具的试验，同样需要在两个不同海拔高度的特高压换流站基地进行，试验选择三种不同直径规格的屏蔽球进行实验。当保持屏蔽球的直径规格相同，而对地高度不相同的情况下，起晕电压实验结果情况保持一致，因而对地高度这一参数对屏蔽球不会产生明显的影响。因而将对地高度设置为标准参数为10米，然后将屏蔽球的直径参数作为变量，对不同海拔高度水平下的不同直径规格的屏蔽球进行起晕电压试验分析。当屏蔽球的直径超过80厘米时，试验获得的起晕电压值就超过了阀厅设备系统运行的最高电压值，也就证明当±800kV特高压换流站阀厅当中球形的金具直径在80厘米以上时，金具的应用就不会产生电晕的情况。

五、±800kV特高压换流站阀厅金具场强总体的控制

在±800kV特高压换流站阀厅当中金具的结构形状具有多样化的特点，其中近似于圆柱体、等效曲率半径在200毫米之上的金具包括CBH避雷器均压环、极性管母线等，金具的管径设计一般都是统一规格，为300毫米，而等效曲率半径在200毫米之内的金具包括导线间隔棒、滑动管母等，这些金具的表面场强水平与倒角曲率半径之间有着直接关联性。与球形结构近似的金具包括均压球和防晕屏蔽球，其中屏蔽球的直径最小规格为100厘米，最大的规格直径也没有超过180厘米，上述提及的电极起晕场强计算经验公式，是能够在等效曲线直径控制在200毫米之内的圆柱体金具当中适用，获得可靠的结果数值。超出200毫米之外的圆柱体金具不能应用该公式进行计算，需要应用球形金具表面起晕控制值作为控制标准，这是由于球形的金具与管形金具相比，在防晕性能优质性方面更具备优势，场强控制水平比较高。

综合来分析，通过对不同形状的金具场强控制的分析，对照±800kV特高压换流站阀厅金具的设计要求，在对场强进行总体控制期间，针对等效直径在200mm以上的管形金具、近似圓柱体或球形金具，起晕场强控制值要在12kV/cm之内，对于等效直径在200mm之内的管形金具或近似圆柱体金具，起晕场强控制值需要在18kV/cm之内[3]。

结束语：

在±800kV特高压换流站阀厅金具防晕设计尺寸控制当中，目前还没有针对金具表面场强控制形成严格、统一的标准，因而在设计期间需要根据金具的结构、规格类型，来对表面的场强控制合理性进行强化，以实现提升金具的防晕性能。

参考文献：

[1]胡伟，叶奇明，谢梁，等.分层接入式特高压换流站1000 kV换流变区域空气间隙放电特性[J].高电压技术，2021，47（05）：1788-1795.

[2]李然，孙毅，金铭，等.特高压换流站站用电备自投越级动作的故障分析及改进措施[J].电气技术，2021，22（05）：68-72.

[3]田亮，刘岩，陕华平，等.不同环境条件下特高压换流站用绝缘子积污特性研究[J].绝缘材料，2021，54（04）：36-40.