淺談直流輸電外絕緣電氣特征

    科技專論

    作者：呂文錚

    【摘要】隨著我國社會經濟的不斷發展，城市化進程不斷加快，居民的用電需求越來越大，人們對於電力係統的安全性也日益重視，直流輸電外絕緣電氣作為電力係統中不可缺少的一部分，其質量直接影響著我國電力係統的安全性和穩定性。本文分析了直流輸電外絕緣電氣的特征，對直流輸電外絕緣電氣的選擇做出了標準要求，期望為相關設計施工人員開展工作提供指導和借鑒。

    【關鍵詞】高壓；自流換流站；電氣設計；技術特點

    前言

    所謂直流輸電是指在換流站設備之外絕和直流輸電架空線路外部絕緣的兩個部分，其對於整個電網係統的安全都有十分重要的意義，但是由與外界自認環境會嚴重影響直流電外部絕緣的電氣強度，加上現階段我國的輸電容量和電壓等級不斷提高，輸電外部絕緣體承受的電壓也不斷增加，我國直流輸電技術仍然需要不斷改進，但是目前，在我國由於自流輸電技術的應用措施不夠成熟，各種應用方法和應用方式不夠完善，在當前的電力係統中還存在著一定的差異和不足，本文對其進行分析，希望能夠為中國的電力係統的完善略盡薄力。

    一、直流電壓下空氣間隙放電特性

    我們把在高壓力的情況下，在換流站內部機電設備直流電安全距離之間產生的縫隙叫做直流空氣間隙。對於直流電壓下的空氣間隙中的機電絕緣設備強度的研究，我們主要從以下幾個方麵進行分析研究。

    1.棒棒和棒板間隙的自流放電特性

    棒棒之間的間隙一般我們都會被控製在0.51.5m之間，棒棒之間的電力負荷值和他們之間的距離有直接關係，距離越遠電力負荷在越大，反之就越小。在實際電力係統的運行中，棒棒之間釋放的電流會變得十分明顯，在受到外界條件的影響下（例如小雨天氣）棒棒的正負極釋放的電壓都會變大，同事負極釋放的電壓會圓圓高於正極釋放的電壓。和棒棒之間的關係一樣棒板之間的電壓也和距離成正比，在棒和板距離增大時電力負荷也增加，而在幫和板距離減少時電力負荷會隨之減少。

    2.自流場典型間隙的自流放電特性

    換流站自流場的典型間隙是指在交換站的電壓器等設備通和直流電設備接地空間之間的距離，換句話說就是指電網中大型設備在保護牆中和周圍環境之間構成的一係列間隙。在實際的電網輸電過程中，直流電電壓會對整個直流電設備的接地體進行一定放電，電壓的大小一般來說可以通過上文棒棒和棒板之間的間隙來確定，但是由於實際的自留設備對設備的接地體產生的電壓時通過設備操作產生的，會大於直流電工作的電壓確定的間隙距離，所以在設計設備對接地體間隙距離的時候，可以不考慮自流工作電壓確定的間隙距離。

    二、過電壓保護與絕緣配介

    麵對超高壓換流站的電壓保護和絕緣體的配介工程，高壓電流的換流閥和動脈閥組成了一個串聯的壁壘配置方案。

    換流閥絕緣配介裕度：在超高壓自流換流站工程實踐中，換流閥絕緣配介裕度有兩種取值，中國均采用文獻的推薦值，該標準是根據國際大電網會議（CIGRE）33.05工作組1984年9月提出的《高壓自流換流站絕緣配介和避雷器保護使用導則》編寫的，在技術內容上與該導則等效。對特高壓換流閥絕緣配介裕度選取有兩種觀點。一種觀點認為，進入特高壓範疇後，設備絕緣水卜的些微提高，都有可能引起設備造價和研發、製造難度的大幅度增加，絕緣配介裕度取值應從實際需要出發，小宜保守。換流閥山跨在閥上的避雷器自接保護，而且晶閘管閥與常規電力設備（如變壓器）的老化過程小同，故障晶閘管可在定期檢修時子以更換，可以認為，閥的耐受電壓在每次檢修後都恢複到它的初始值。因此建議參考部分國外工程實踐，特高壓換流閥操作衝擊、雷電衝擊、陡波衝擊絕緣配介裕度分別取10%、10%、15%。另一種觀點認為，特高壓自流輸電工程在電網占有及其重要的地位，可靠性要求高，設備標準小應低於超高壓工程，絕緣配介裕度應執行現行電力行業標準。目前，在小同的工程中兩種絕緣配介裕度都有采用。