一种特高压直流接地极线路绝缘配合方法技术

本发明专利技术公开一种特高压直流接地极线路绝缘配合方法。包括以下具体步骤：步骤1，按操作过电压水平选择招弧角间隙值；步骤2，按熄弧能力选择招弧角间隙值；步骤3，综合上述按操作过电压水平和熄弧能力选择间隙的结论，提出最终的招弧角配置结果。该方法设计方案综合考虑了特高压直流接地极线路沿线过电压和招弧角熄弧能力，采用伏安特性曲线相交法确定招弧角间隙值，满足了特高压直流接地极线路绝缘配合的要求，避免了特高压直流接地极线路发生过电压击穿和直流续流无法熄弧的技术问题，提高了特高压直流接地极线路的运行可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及特高压直流接地极线路绝缘配合领域，更具体地来说它是一种特高压直流接地极线路绝缘配合方法。
技术介绍
直流大地返回系统(接地极及接地极线路)是直流输电系统的重要组成部分之一。直流输电系统的运行方式灵活多样，接地极的工作方式亦随之不同。在单极大地回线运行方式下，运行极的全部输送电流通过接地极流入大地。为了降低入地电流对换流站电力设备的影响，接地极一般布置在远离换流站的位置。接地极线路即为连接换流站与接地极的线路(一般为架空线路)，其安全稳定运行对整个直流系统至关重要。直流接地极线路具有输送电流大、线路电压低、耐雷水平较低、要求发生接地故障后具备自熄弧能力等特点。由于接地极线路传输的是直流，一旦发生接地故障，其故障电流为稳定的直流电流，没有周期性过零点，自熄弧较困难。近年来，随着我国直流输电工程的建设和发展，系统的电压等级和输送容量不断提高，因接地极线路绝缘故障导致的问题逐渐引起关注，例如：(1)2012年7月6日，±500kV呼伦贝尔-辽宁直流输电工程伊敏换流站极II直流系统在单极金属回线转单极大地回线操作时，接地极电阻监视电阻异常，7月7日，运行人员在4号塔处发现导线绝缘子炸裂，导线脱落。(2)2012年12月15日，±800kV楚穗直流输电工程楚雄站不对称运行引起接地极闪络。因故障发生在站内，故障极不允许重启，接地极闪络未能自清除，故障2s后，健全极重启清除故障。可见，当接地极线路发生接地故障时，在不同的保护策略下，可能导致运行极重启动或闭锁，甚至接地极线路掉线等严重事故。分析原因，主要是接地极线路的招弧角间隙在过电压击穿后未能有效熄弧，切断直流续流。我国直流接地极线路的设计，主要参考的是±500kV天广直流时加拿大泰西蒙提供的巴西伊泰普直流工程的设计原则和相关数据，主要依据是DL/T 5224-2005《高压直流输电大地返回运行系统设计技术规定》(下称《规定》)的相关规定。关于招弧角间隙，《规定》指出：1)在接地极线路绝缘子串的两端，应加装招弧角，防止雷击掉线。招弧角宜水平布置，并配有拉弧角。2)招弧角的间隙应根据直流续流大小合理取值。招弧角间隙应小于0.85倍绝缘子有效串长，以保证雷击时击穿；同时，招弧角间隙应大于直流续流电弧熄弧间隙，以保证断开直流续流。3)接地极线路宜采用直流盘式绝缘子，绝缘子片数一般根据招弧角间隙要求确定，且不得少于二片。可见，招弧角间隙选择是接地极线路绝缘配合设计的关键。因此，有必要对接地极线路的绝缘配合进行研究，找到一种配置方法确定招弧角间隙。
技术实现思路
本专利技术的目的为了克服上述
技术介绍
的不足之处，而提供一种特高压直流接地极线路绝缘配合方法，统筹考虑接地极线路沿线操作过电压分布和直流续流分布，提出了一种差异化绝缘配置方案，有效的解决了操作过电压击穿和雷击直流续流熄弧的问题。特高压直流接地极线路绝缘配合要解决的主要问题是招弧角间隙和绝缘子片数，由于招弧角间隙应取绝缘子串长的0.82-0.85，绝缘子片数可根据招弧角间隙反推得到，故特高压直流接地极线路的绝缘配合主要是确定招弧角间隙。招弧角间隙需满足以下要求：①应尽量避免在操作过电压作用下发生绝缘击穿；②招弧角间隙击穿后，应能在短时间内有效熄弧，断开直流续流。根据上述要求，本专利招弧角间隙应按以下两个原则选择：①按操作过电压水平选择招弧角间隙值；②按熄弧能力选择招弧角间隙值。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是这样的：一种特高压直流接地极线路绝缘配合方法，其特征在于，包括以下具体步骤：步骤1，按操作过电压水平选择招弧角间隙值；步骤2，按熄弧能力选择招弧角间隙值；步骤3，综合上述按操作过电压水平和熄弧能力选择间隙的结论，提出最终的招弧角配置结果。在上述技术方案中，所述的步骤1还包括以下步骤：步骤1-1，确定接地极线路沿线的过电压分布；步骤1-2，确定不同间隙的操作冲击50％放电电压；步骤1-3，基于过电压分布和招弧角间隙和操作冲击耐受水平，决定沿线的招弧角间隙配置结果。在上述技术方案中，所述的步骤2还包括以下步骤：步骤2-1，确定接地极线路沿线招弧角直流续流分布，得到招弧角电弧稳定燃烧(熄弧失败)的外在条件(外特性曲线)；步骤2-2，确定招弧角的伏安特性，即电弧稳定燃烧状态下，电弧两端电压U随直流续流I的变化曲线；步骤2-3，采用伏安特性曲线相交法，确定沿线的招弧角间隙配置结果。在上述技术方案中，所说的步骤3的招弧角间隙配置结果：距离接地极的距离比例(％)招弧角间隙推荐值(mm)4040070500100700本专利技术的有益效果是：该方法设计方案综合考虑了特高压直流接地极线路沿线过电压和招弧角熄弧能力，采用伏安特性曲线相交法确定招弧角间隙值，满足了特高压直流接地极线路绝缘配合的要求，避免了特高压直流接地极线路发生过电压击穿和直流续流无法熄弧的技术问题，提高了特高压直流接地极线路的运行可靠性。附图说明图1本专利技术招弧角间隙配置流程图。图2本专利技术实施例接地极线路沿线操作过电压分布。图3本专利技术实施例接地极线路的外特性曲线。图4本专利技术实施例不同间隙距离下的电弧伏安特性曲线。图5本专利技术实施例典型的招弧角伏安特性(弧线)与线路外特性曲线(直线)相交方法。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术实施情况，但它们并不构成对本专利技术的限定，仅作举例而已，同时通过说明本专利技术的优点将变得更加清楚和容易理解。一种特高压直流接地极线路绝缘配合方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤1，按操作过电压水平选择招弧角间隙值，具体步骤为：步骤1-1，确定接地极线路沿线的过电压分布；步骤1-2，确定不同间隙的操作冲击50％放电电压；步骤1-3，基于过电压分布和招弧角间隙和操作冲击耐受水平，决定沿线的招弧角间隙配置结果。步骤2，按熄弧能力选择招弧角间隙值，具体步骤为：步骤2-1，确定接地极线路沿线招弧角直流续流分布，得到招弧角电弧稳定燃烧(熄弧失败)的外在条件(外特性曲线)；步骤2-2，确定招弧角的伏安特性，即电弧稳定燃烧状态下，电弧两端电压U随直流续流I的变化曲线；步骤2-3，采用伏安特性曲线相交法，确定沿线的招弧角间隙配置结果。步骤3，综合上述按操作过电压水平和熄弧能力选择间隙的结论，提出最终的招弧角配置结果。作为最佳实施例，根据一种特高压直流接地极线路绝缘配合方法，提出最终的招弧角配置结果的方法步骤是：(1)按操作过电压水平选择招弧角间隙值的方首先，确定特高压直流接地极线路沿线的过电压分布，研究表明，过电压沿接地极线路呈递减趋势(换流站侧最大，接地极侧最小)，如图2所示。其次，对招弧角进行的操作过电压击穿特性试验研究，得到不同间隙的操作耐受水平即操作冲击50％放电电压。试验结果如下表1所示。表1招弧角间隙操作冲击50％放电电压招弧角间隙距离/mmU50％/kV300172.5400213.2500231.8600287700325.5最后，基于过电压分布和招弧角间隙和操作冲击耐受水平，决定招弧角间隙配置结果，如下表2所示：表2操作冲击耐受水平决定的招弧角间隙距离配置结果招弧角间隙距离/mm配置范围％(距离接地极的距离比例)30053400655007160088700100(2)按熄弧能力选择招弧角间隙值的方法首先，确定特高压直流接地极线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特高压直流接地极线路绝缘配合方法，其特征在于，包括以下具体步骤：步骤1，按操作过电压水平选择招弧角间隙值；步骤2，按熄弧能力选择招弧角间隙值；步骤3，综合上述按操作过电压水平和熄弧能力选择间隙的结论，提出最终的招弧角配置结果。

【技术特征摘要】
1.一种特高压直流接地极线路绝缘配合方法，其特征在于，包括以下具体步骤：步骤1，按操作过电压水平选择招弧角间隙值；步骤2，按熄弧能力选择招弧角间隙值；步骤3，综合上述按操作过电压水平和熄弧能力选择间隙的结论，提出最终的招弧角配置结果。2.根据权利要求1所述的特高压直流接地极线路绝缘配合方法，其特征在于，所述的步骤1还包括以下步骤：步骤1-1，确定接地极线路沿线的过电压分布；步骤1-2，确定不同间隙的操作冲击50％放电电压；步骤1-3，基于过电压分布和招弧角间隙和操作冲击耐受水平，决定沿线的招弧角间隙配置结果。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冯硕，李健，曾连生，吴高波，吴庆华，黄欲成，刘文勋，张瑚，岳浩，周成均，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42