摘要：随着我国高压直流输电工程的发展,输送功率不断提升,胶浸纸(resin impregnated paper,RIP)套管的发热问题越发突出。面对±800k V特高压直流输电工程进一步提升输送容量的挑战,为避免RIP套管发热严重、温度过高带来的安全问题,提出了一种RIP换流变阀侧套管的设计方案,并通过仿真模拟与温升试验进行验证。首先,在套管设计方案中,通过引入衬管结构、增加导体直径等手段来降低热点温度;然后,提出了一种针对RIP套管温度场的改进计算方法,对套管热设计进行了仿真校核;最后,对基于该设计方案制造的套管进行了温升试验考核。仿真与温升试验结果表明:该文提出的RIP换流变阀侧套管可以满足工程要求,其载流量(等效工频电流)可达6736 A。

摘要：换流变压器套管作为直流输电系统中的重要设备,不仅要求其有优异的绝缘性能,能够承受一定的机械载荷,还要求其正常运行时的温度不能超过绝缘材料的最高允许工作温度。针对500 kV换流变阀侧套管,应用三维有限元分析软件COMSOL以及ANSYS CFX对套管的温度分布进行了电-磁-热-流耦合计算。分析了环境温度、变压器油温、环氧芯子的热导率以及护套的热导率对温度分布的影响。结果表明:套管的最高温度出现在导电管与环氧芯子的界面处;环境温度、变压器油温与环氧芯子的热导率将会不同程度的影响套管的温度分布;在进行套管的热设计时需要考虑不同材料之间传热参数的配合,以获得最大的散热效率。

摘要：为准确评估高环温、强电流下胶浸纸换流变压器阀侧套管的热性能,通过夏季负荷高峰期?800k V特高压直金华站换流变压器的运行温度测量,及双12脉动阀组换流变压器侧电流频谱特征的仿真分析,设计了模拟90℃换流变压器油温和50℃阀厅空气温度的高环温强电流下的套管热点温度试验测量系统;利用轴径向测温法掌握了胶浸纸换流变压器阀侧套管芯体温度分布特征;建立用于热点温度暂态值计算的指数函数模型,提出了基于热时间常数的IEC套管稳态温度修正方法。该研究结果可为特高压胶浸纸换流变压器阀侧套管电热耦合优化设计及运行工况下热性能的考核和评估提供方法及理论指导。

摘要：高压换流变阀侧套管是实现换流变压器与阀塔电气连接的重要设备,文中主要针对其外绝缘结构设计进行讨论。研究内容主要分为3部分:讨论了换流变套管的实际运行环境和承受的电压、电流波形特征;对换流变套管从空心复合绝缘子、套管均压罩、套管尾部3方面进行了设计和分析;建立了换流变套管三维电场仿真计算模型,在实际运行环境下对其外绝缘性能进行计算分析。研究结果表明:套管主绝缘宜采用电容式结构,且套管端部应装配苹果型均压罩;套管空心复合绝缘子的绝缘距离设计为7 490 mm,且尾部的绝缘距离设计为3 110 mm;在实际运行环境下,端部均压罩最大场强出现在下端面,其值为2386 V·mm^(-1)。文中的计算结果可为高压直流输电工程用换流变套管外绝缘设计提供一定的理论依据。

摘要：高压换流变阀侧套管是实现换流变压器与阀塔电气连接的重要设备,笔者主要针对其绝缘性能研究现状进行综述性讨论。首先分析了高压换流变压器套管运行条件苛刻、电场分布复杂的典型特点,并详细梳理了换流变套管的发展及国内外研究现状,最后凝练提出了换流变套管具有价值的研究方向。综述性研究表明:大电流及高电压运行环境为换流变套管绝缘结构设计提出了更高要求,其长期承受交直流叠加、极性反转电应力作用,因此环氧浸纸复合材料绝缘性能、换流变套管发热模型建立、换流变套管主绝缘结构设计、出线装置非线性电场模拟均为具有前景的研究方向。综述分析结果可为高压直流输电工程用换流变套管绝缘设计提供一定技术支撑,并为高端换流变压器套管国产化研制及工程应用指出研究方向和理论指导。

摘要：随着我国特高压工程输送容量的提高,套管载流量逐渐升高,换流变阀侧套管的发热问题越来越严重,已成为制约其安全稳定运行的瓶颈。为解决特高压换流变阀侧套管研制中的短板问题,提出利用换流阀冷却水对阀侧套管进行强迫换热的热系统优化方法,开展了特高压换流变阀侧套管水冷式载流结构设计与优化,分析了传统±400 kV换流变阀侧套管的热场分布规律,优化设计了套管载流导杆的散热结构并提出了等效气隙热导率简化方法计算新型水冷套管热场分布,研究了水流速和电流幅值对水冷套管热场分布的影响。结果表明,随着电流幅值提升,水冷套管的载流导体和环氧芯体温度增加幅度远小于未采用水冷散热的阀侧套管;随着水流速度的提高,载流导体和环氧芯体的温度下降幅度逐渐减少,趋近于恒定值。研究表明,水冷式散热结构能大幅提高换流变阀侧套管的载流量和热裕度。