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      行業新聞

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      特高壓直流輸電線路寬頻域電暈電流傳感器填補國內空白

      瀏覽次數:日期:2013-03-26 12:03:11

        為了滿足我國用電負荷增長、改善電網結構、實施“西電東送、南北互供、全國聯網”戰略,發展特高壓電網勢在必行。由于特高壓直流輸電具有造價低、功率損耗小等優點,使得它在遠距離、大容量電能輸送以及大區電網非同步互聯方面具有無可比擬的優勢,近年來得到了大力發展。

        特高壓直流線路起暈后引起的電磁環境(如可聽噪聲、無線電干擾和合成電場等)不僅制約著輸電線路的導線選型和結構參數設計,還常帶來環境保護問題。隨著輸電線路環境保護和節能降耗要求的提高,僅靠可聽噪聲、無線電干擾和電暈損耗等電暈效應的測量和分析來研究輸電線路的電磁環境已遠不能滿足工程需求,需繼續從線路電暈放電的源——寬頻域電暈電流及其與電暈效應的關聯關系方面入手,深入研究線路的電暈放電問題。

        傳統的電暈電流測量系統測量帶寬低(通常在2MHz以下),測量性能遠不能滿足電壓等級逐漸提高的特高壓直流輸電線路可聽噪聲、無線電干擾和電暈損耗的研究需要,因此有必要對特高壓直流輸電線路的電暈電流進行寬頻域測量并對電暈電流的寬頻特性展開研究,從而為我國特高壓直流線路電磁環境精細化控制提供技術支撐。

        特高壓直流線路的工程設計和導線電暈特性的機理研究均需對線路電暈電流的高頻特性進行測試和研究,而寬頻域電暈電流取樣傳感器的研制成為制約電暈電流相關研究的瓶頸。為測量得到特高壓直流線路電暈放電時的電暈電流高頻特性,該發明提出了一種寬頻域電暈電流取樣電阻傳感器,通過一系列技術改進措施,實現了在特高壓環境下測量帶寬高達30MHz的電暈電流取樣傳感器。其核心發明點主要有:

        采用將分裂電阻束均勻布置在絕緣管外側的結構,有效地降低了取樣電阻表面的電場強度,確保其在特高壓環境下無電暈放電。

        該發明采用的取樣傳感器包括一組以上低感分裂電阻束,分裂電阻束由若干個均勻分布在絕緣管外側相互并聯的分裂電阻組成。由于本發明采用分裂電阻束的方式,并在其兩端設置了均壓環,大幅度地降低了取樣傳感器表面的場強,確保了該傳感器在串入特高壓線路后,其表面不會發生電暈現象。

        通過合理配置分裂電阻束和屏蔽環電氣參數,減小高頻時電阻與容抗比值,大幅提高了測量帶寬。為降低傳感器端部的表面電場強度,避免電暈放電,需在分裂電阻束的兩端安裝金屬屏蔽環,分裂電阻束與兩端屏蔽環相連。但安裝屏蔽環后增加了傳感器的分布電容,可能造成傳感器的頻率響應變差,因而需要合理配置分裂電阻和屏蔽環的電氣參數,從而減小高頻時電阻與容抗的比值,提高信號的測量帶寬。

        將多組分裂電阻束串聯,使量程切換靈活,測量更準確。

        根據導線起暈狀態的不同,導線上的電暈電流變化幅度較大,研究導線電暈特性時,通常需要對微安級到數十毫安的電暈電流進行測試。由于該發明采用多組分裂電阻束串聯連接的方式,因此能夠具備多個測量量程,并可在控制端通過程序靈活地進行切換,測量不同幅值范圍的電暈電流,從而使得測量結果更為準確。

        該發明之所以能夠在特高壓環境下將電暈電流傳感器的測量帶寬從2MHz提高到30MHz,其核心在于分裂電阻束結構的采用及其與兩側金屬屏蔽環的搭配,使得發明的傳感器既能大大地提高測量帶寬,又能使得傳感元件在特高壓環境下無電暈放電。該發明可廣泛地應用于±1200kV下的特高壓直流環境中,實現特高壓輸電線路中電暈電流的寬頻域準確測量。

        該項技術經國家電網公司信息通信分公司查新,由中國電機工程學會鑒定,專家一致認為,該項目在特高壓直流線路寬頻域電暈電流傳感方面達到了國際領先水平。

        實現了測量帶寬高達30MHz的電暈電流取樣傳感器,填補了國內外特高壓直流線路寬頻域電暈電流測量空白,拓寬了電暈放電與其效應研究方面頻率的研究范圍,推動了該領域的深層次研究,提升了我國在國際上的話語權。

        開展的電磁環境研究成果已應用于溪浙、哈鄭±800kV直流線路的極間距優化設計,使極間距縮小2m,由此節省了大量走廊資源,減少了大量房屋拆遷,對于環境保護和社會和諧具有重要意義。開展的電暈損耗研究成果為哈鄭±800kV直流線路的導線選型提供了重要技術支撐,將原計劃采用的6×900mm2導線改為6×1000mm2導線,平均電暈損耗減小近1kW/km,每年節省近1000萬元,對于節能減排具有重要意義。

        項目主要由中國電力科學研究院和北京航空航天大學通力合作完成。團隊從2009年開始研究特高壓直流輸電線路寬頻域電暈電流測量技術,歷近三年終將傳感器研制成功,并裝備于特高壓技術國家工程實驗室的試驗線段和電暈籠上。在該研究領域目前已獲得授權專利近20項,發表論文20余篇,先后獲得中國電工技術發明獎、國家電網公司科技進步獎和北京市科技進步獎等。

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