1000kVGIS型和瓷套型避雷器研發(fā)綜述_車文俊

1、DOI :10.13336/j.1003 -6520.hve .2010.01.007高電壓技術(shù)第 36 卷第 1 期 2010 年 1 月 31 日230High Voltage Engineering , Vol .36 , No .1, Jan .31 , 20101000 kV GIS 型和瓷套型避雷器研發(fā)綜述車文俊1 , 張曉星1 , 李明剛1 , 趙大翠1 , 田宏偉1 , 高迎新1 , 張曉旭1 , 張搏宇2(1 .電科院東芝避雷器有限公司, 廊坊 065001 ;2.中國(guó)電力科學(xué)研究院,北京 100192)摘 要:晉東南-南陽(yáng)-荊門 1000 kV 特高壓交流試驗(yàn)示范工程已于

2、2009-01-06 成功投運(yùn), 至今系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn),設(shè)備狀態(tài)良好。 電科院東芝避雷器有限公司為該工程提供了 G IS 型和瓷套型避雷器產(chǎn)品。 基于此, 較詳細(xì)地介紹了 GIS 型和瓷套型避雷器的研發(fā)過(guò)程和實(shí)績(jī)。 大容量電阻片、G IS 型避雷器和瓷套型避雷器的研發(fā)工作都是在株式會(huì)社東芝相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 大容量電阻片完全滿足 1000 kV 特高壓交流 G IS 型避雷器和瓷套型避雷器要求, 具有足夠安全裕度, 并早已實(shí)際應(yīng)用于 500 kV 和 750 kV 瓷套型避雷器。 G IS 型避雷器電位分布的解析結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果相當(dāng)一致, 滿足標(biāo)書和技術(shù)協(xié)議要求。 瓷套型避雷器屬國(guó)際首創(chuàng)產(chǎn)

3、品, 應(yīng)用了 4 項(xiàng)株式會(huì)社東芝具有實(shí)際運(yùn)行業(yè)績(jī)的關(guān)鍵技術(shù), 特別是減震技術(shù)(裝置)大幅度減小了瓷套根部應(yīng)力, 從而滿足抗地震要求。同時(shí)在介紹研發(fā)過(guò)程和成果的基礎(chǔ)上, 進(jìn)行研發(fā)工作小結(jié) , 以便積累經(jīng)驗(yàn)提高認(rèn)識(shí), 將來(lái)更好地為其它特高壓交流工程服務(wù)。關(guān)鍵詞:特高壓交流;大容量電阻片;G IS 型避雷器;瓷套型避雷器;抗地震性能;電位分布 ;電流分布;短路電流試驗(yàn) (或壓力釋放性能);耐污穢能力中圖分類號(hào):T M 862文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1003-6520(2010)01-0230-07Research and Development Overview of 1000 kV GIS an

4、d Porcelain Housed Surge ArrestersCH E Wen-jun1 , ZHANG Xiao-xing 1 , LI Ming-gang1 ,ZH AO Da-cui1 , TIAN H ong-w ei1 ,GAO Ying-xin1 , ZH ANG Xiao-xu1 ,ZH ANG Bo-yu2(1 .EPRI T oshiba Arrestor Co .,Ltd .,Langfang 065001 , China ;2 .China Electric Power Research Institute , Beijing 100192 , China)Abst

5、ract:On January 6, 2009,Jindongnan-N anyang-Jingmen 1000 kV U HV AC pilot demonstration project w assuccessfully put into operation,so far the system is running smoothly and equipment is in goodcondition .EP RIT oshiba A rrester Co ., Ltd .provides GIS and porcelain housed surge arresters .T he rese

6、archand developmentprocess and performance of GIS and porcelain housed surge arresters are reviewed detailedly .Research and develop-ment work , including high energy capacity Z nO elements, G IS and porcelain housed surge arresters , is based on thekey technologies of T oshiba .High energy capacity

7、 ZnO element , which has sufficient safety margin, meets the re-quirements of 1000 kV G IS and porcelain housed surge arresters fully , and has actually applied to 500 kV and 750 kV porcelain housed surge arresters .Potential distribution of GIS surge arresters analytical results and measured re-sul

8、ts are consistent , and meet the requirements of bid documents and technology agreements .Porcelain housed surge arresters are an international ground-breaking products, w hich apply four key technologies w ith the actual operation performance of T oshiba .Especially the damping technology(device)si

9、gnificantly reduces the root stress of porcelain bushing to meet anti-earthquake requirements .O n the basis of introducing the development process and results , w e summarize research and design work , in order to accumulate experience and raise aw areness, and better serve for other U HV AC projec

10、ts .Key words:U HV AC ;high energy capacity ZnO elements ;GIS surge arrester ;porcelain housed surge arrester ; earthquake-proof capability ;potential distribution ;current distribution ;short-circuit tests(or release of pressure ca-pability);pollution-resistant capacity0 引言晉東南-南陽(yáng) -荊門 1000 kV 特高壓交流試

11、驗(yàn)示范工程已于 2009-01-06 成功投運(yùn) ,至今系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn) ,設(shè)備狀態(tài)良好。電科院東芝避雷器有限公司(簡(jiǎn)稱 ETA)為該工程提供了 GIS 型和瓷套型避雷器(簡(jiǎn)稱避雷器)產(chǎn)品。本文綜述1000 kV GIS 型和瓷套型避雷器的研發(fā)過(guò)程和最終成果 ,并進(jìn)行研發(fā)工作小結(jié) ,以便積累經(jīng)驗(yàn)提高認(rèn)識(shí),將來(lái)更好地為其它交流特高壓工程服務(wù)。值得一提的是 ,1000 kV GIS 型和瓷套型避雷器的試驗(yàn)研究是按招標(biāo)文件 、技術(shù)協(xié)議要求,委托國(guó)家電網(wǎng)公司授權(quán)的具有檢驗(yàn)?zāi)芰Φ馁|(zhì)檢中心進(jìn)行特高壓輸電技術(shù)車文俊, 張曉星, 李明剛, 等.1000 kV G IS 型和瓷套型避雷器研發(fā)綜述231的 1 , 或在

12、國(guó)內(nèi)外權(quán)威單位進(jìn)行但同時(shí)有國(guó)家電網(wǎng)公司專家、監(jiān)造單位或質(zhì)檢中心人員見證。試驗(yàn)方法上則盡可能使試品與避雷器等價(jià) ;若受某種因素(如試驗(yàn)設(shè)備出力和測(cè)量等)限制而不能實(shí)現(xiàn)等價(jià)時(shí) ,則采用試品比避雷器更嚴(yán)格的做法 ,以確保避雷器的運(yùn)行可靠性。1 大容量電阻片的研發(fā)1 .1 研發(fā)基礎(chǔ)TOSH IBA 公司具有居國(guó)際領(lǐng)先水平的電阻片制造技術(shù) ,已于 1985 年實(shí)現(xiàn)了第 3 代電阻片的批量生產(chǎn)。此電阻片已實(shí)際應(yīng)用于日本新榛名特高壓變電站使用的 GIS 型避雷器中, 該避雷器自 1995-03 投運(yùn) ,至今運(yùn)行情況良好 2 。在此電阻片制造技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改良、研制滿足中國(guó)交流特高壓避雷器(GIS 型和

13、瓷套型)要求的大容量電阻片。1 .2主要課題由中國(guó)交流特高壓避雷器的主要技術(shù)參數(shù)可知 ,大容量電阻片的主要研發(fā)課題是 :增大 2 m s 方波耐受電流, 以留有足夠的容量裕度 ;使伏安特性更加平坦,以降低雷電壓比和操作壓比,即降低保護(hù)水平 ;提高電阻片允許荷電率 P ,以保證預(yù)期使用壽命。1 .3 研究成果在 TOSH IBA 公司的技術(shù)支援下 , ETA 已于 2005-11 研制出尺寸 100 mm 22 mm 、梯度 230 V/mm 、性能國(guó)際領(lǐng)先的大容量電阻片。1)2 m s 方波耐受電流:2m s 方波耐受電流自初期的 2200 A ,經(jīng)過(guò) 2500 、2800 、3000 A 的

14、研發(fā)階段 ,目前已達(dá)到 3200 A ,是要求值 2000 A 的 1 .6 倍, 容量裕度已足夠大。2)雷電壓比和操作壓比:該大容量電阻片的壓比與梯度呈反比線性關(guān)系 。將其梯度由 175 V/mm 提高到 230 V/m m ,使其雷電壓比(U 5kA /U 2mA , 即雷電沖擊 5 kA 下的殘壓與直流 2 mA 下參考電壓的比值)降到 1 .41 、操作壓比(U 500A /U2mA , 即操作南部 500 A 下的殘壓與直流 2 m A 下參考電壓的比值)降到 1 .27 , 保護(hù)水平滿足交流特高壓避雷器的要求。3)允許荷電率 P :允許荷電率 P 達(dá) 95 %。1000 h 加速老

15、化試驗(yàn)的功率損耗之比約為0 .5,且單調(diào)遞減,如圖 1 所示 ,能夠保證避雷器的預(yù)期使用壽命 。除此之外, 該電阻片耐受工頻過(guò)電壓的能力極強(qiáng),達(dá)到 1 .3倍額定電壓(U r )下耐受 0 .1 s , 且 4/10 s(4 s 、10 s 分別表示波前時(shí)間和波尾時(shí)間)大電流沖擊耐受為 100 kA 。完全滿足 GIS 型和瓷套型圖 1加速老化試驗(yàn)的功率損耗Fig.1Long term voltage application accelerationtest power loss圖 2現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的 GIS 型避雷器Fig.2 Running GIS surge arresters at subs

16、tation交流特高壓避雷器對(duì)電阻片的技術(shù)要求 , 并留有足夠裕度。此大容量電阻片早已應(yīng)用于 ETA 生產(chǎn)的 500 kV 和 750 kV 瓷套型避雷器,運(yùn)行情況良好。2 GIS 型避雷器的研發(fā)2 .1 研發(fā)基礎(chǔ)TOS HIBA 公司曾研制出 1000 kV 特高壓 GIS 型避雷器,并已于 1995-03 在日本新榛名特高壓變電站安全可靠運(yùn)行至今 , 為國(guó)際領(lǐng)先水平 2 , 3 。 E TA 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了技術(shù)改良 ,應(yīng)用前述大容量電阻片 ,研發(fā)出適用于中國(guó)特高壓試驗(yàn)示范工程的 GIS 型避雷器 ,產(chǎn)品現(xiàn)已運(yùn)行于晉東南特高壓變電站 ,見圖 2 。2 .2主要課題盡管 ETA 的研發(fā)工作是

17、在 TOS HIBA 公司的 GIS 型避雷器基礎(chǔ)上進(jìn)行的 ,但實(shí)際工作所涉及到的研究課題仍然比較繁雜 。主要研究?jī)?nèi)容(或需要考慮確認(rèn)事項(xiàng))包括:1)螺旋結(jié)構(gòu)的絕緣墊板 。GIS 型避雷器在電氣上采用 4 柱電阻片并聯(lián)結(jié)構(gòu) ,以增大通流容量、降低232高電壓技術(shù)2010 , 36(1)殘壓(保護(hù)水平);對(duì)每柱電阻片又在空間上采用 3 柱螺旋結(jié)構(gòu),以降低高度(長(zhǎng)度)。為實(shí)現(xiàn)空間上的螺旋結(jié)構(gòu) ,需要絕緣墊板 ,且對(duì)其電氣(尤其絕緣強(qiáng)度)和機(jī)械性能要求極高 。2)多柱避雷器電流分布。避雷器為 4 柱并聯(lián)結(jié)構(gòu) ,希望 4 柱電流盡可能均勻分布 。應(yīng)用合適的控制手段,使柱間電流分布不均勻系數(shù) 在允許偏差

18、范圍內(nèi),并盡可能小 。3)整只避雷器電位分布。利用特殊結(jié)構(gòu)的均壓環(huán)進(jìn)行均壓,盡可能減小電位分布不均勻系數(shù) k , 在持續(xù)運(yùn)行電壓U c 、工頻參考電壓U ref 不變的條件下 , 最大限度地降低軸向最大荷電率 P ,以減輕電阻片的運(yùn)行負(fù)擔(dān)。4)整只避雷器耐運(yùn)輸能力 。GIS 型避雷器主體尺寸達(dá) 2024 mm 4455 mm ,質(zhì)量達(dá) 14 t , 其外形如圖 3 所示 ,運(yùn)輸有一定難度 。因此研發(fā)避雷器時(shí)應(yīng)考慮其耐(或抗)運(yùn)輸能力, 使其不致在運(yùn)輸過(guò)程中遭到損壞(或使性能發(fā)生變化)。2 .3 技術(shù)路線對(duì)于主要技術(shù)課題, 在 TOSH IBA 公司的技術(shù)支援與協(xié)作下, ETA 制訂了如下技術(shù)路

19、線:1)螺旋結(jié)構(gòu)之絕緣墊板。因?qū)^緣墊板的電氣和機(jī)械性能均要求極高, 目前國(guó)內(nèi)制造水平難以達(dá)到,而 TOSH IBA 公司已具有制作螺旋結(jié)構(gòu)之絕緣墊板的相關(guān)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn) ,故此次 GIS 型避雷器研制中使用的螺旋結(jié)構(gòu)之絕緣墊板是從 TOSH IBA 公司進(jìn)口的 ,以確保 GIS 型避雷器的運(yùn)行可靠性 。2)多柱避雷器電流分布。應(yīng)用電阻片并聯(lián)分流控制技術(shù)(軟件), 使柱間電流分布不均勻系數(shù) 在要求范圍內(nèi)。 在此方面, ETA 已有豐富經(jīng)驗(yàn) , 如 ETA 為中國(guó)電力科學(xué)研究院(CEPRI)提供的用于甘肅碧成可控串補(bǔ)工程中的限壓器(該限壓器為 4 柱并聯(lián)結(jié)構(gòu),與特高壓避雷器結(jié)構(gòu)相似), 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),

20、 該限壓器的柱間電流分布不均勻系數(shù) 為1.006 。3)整只避雷器電位分布。與用于日本新榛名特高壓變電站的 GIS 型避雷器相比, 此次選用電阻片的伏安特性更加優(yōu)異 , 梯度由 175 V/m m 增加到 230 V/m m 。這意味著所使用電阻片的數(shù)量將減少、鋁墊塊的數(shù)量將增加 ,應(yīng)重新進(jìn)行整只避雷器的電位分布解析和實(shí)測(cè)。4)整只避雷器耐運(yùn)輸能力 。因避雷器很笨重 ,用常規(guī)運(yùn)輸試驗(yàn)方法進(jìn)行運(yùn)輸試驗(yàn)以考核其耐運(yùn)輸能力不方便 、不準(zhǔn)確也沒必要 。采用 TOSH IBA 公司先進(jìn)可靠的并具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的 5g(g 為重力加速度, g =9 .8 m/s2 )管理控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸就圖 3 特高壓

21、 GIS 型避雷器的外形Fig.3 Outline of UHV GIS surge arrester圖 4 日本特高壓 GIS 型避雷器的運(yùn)輸試驗(yàn)Fig.4 Transit test of Japan UHV GIS surge arrester可完全解決這一問(wèn)題。所謂 5g 管理控制方式, 即當(dāng)避雷器運(yùn)輸時(shí)只要加速度不超過(guò) 5g ,避雷器就不會(huì)損壞 ,其性能不會(huì)發(fā)生變化。5g 管理控制方式已通過(guò)運(yùn)輸試驗(yàn)驗(yàn)證, 且安全裕度極大。日本 1000 kV 特高壓 GIS 型避雷器的運(yùn)輸試驗(yàn)見圖 4 。為保證運(yùn)輸絕對(duì)可靠, 實(shí)際產(chǎn)品運(yùn)輸采用了 3g 控制 。2 .4研究成果明確了技術(shù)路線, ETA

22、即著手開展了相關(guān)研究工作。螺旋結(jié)構(gòu)之絕緣墊板、多柱避雷器電流分布和整只避雷器耐運(yùn)輸能力可應(yīng)用 TOSH IBA 公司特高壓輸電技術(shù)車文俊, 張曉星, 李明剛, 等.1000 kV G IS 型和瓷套型避雷器研發(fā)綜述233的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)(或沿用 TOS HIBA 公司的試驗(yàn)數(shù)據(jù)), 但對(duì)整只避雷器的電位分布則有必要進(jìn)行課題研究 ,而且是最重要的研究課題。應(yīng)用 TOS HIBA 公司先進(jìn)的電位分布控制技術(shù)(軟件),對(duì)晉東南特高壓變電站使用的 GIS 型避雷器進(jìn)行了電位分布解析, 其最大電位分布不均勻系數(shù) k 為 1 .071 。又應(yīng)用低電壓法對(duì) GIS 型避雷器的電位分布進(jìn)行了實(shí)測(cè), 結(jié)果是 k 為

23、 1 .085 ,與解析結(jié)果相當(dāng)一致, 滿足技術(shù)協(xié)議中 k 1.10 的要求 。電阻片實(shí)際允許軸向最大荷電率為 95 %, 實(shí)際為 83.6 %,滿足技術(shù)協(xié)議中 P 90 %的要求 ,且實(shí)際運(yùn)行時(shí)電阻片負(fù)擔(dān)更輕 ,因此完全能夠保證安全運(yùn)行 。除此之外 , 還進(jìn)行并通過(guò)了 1 .75(0 .5 3 .5) MPa 的罐體水壓確認(rèn)試驗(yàn)。3 瓷套型避雷器的研發(fā)3 .1 研發(fā)基礎(chǔ)對(duì) 1000 kV 瓷套型避雷器而言 ,目前世界上還沒有研發(fā)實(shí)績(jī), 屬國(guó)際首創(chuàng)產(chǎn)品 2 。其中應(yīng)用了 4項(xiàng) TOSH IBA 公司擁有的并已有實(shí)際運(yùn)行業(yè)績(jī)的關(guān)鍵技術(shù) :電阻片并聯(lián)分流控制技術(shù)(軟件);均壓環(huán)和均壓電容并用時(shí)電位

24、分布控制技術(shù)(軟件); 減震技術(shù)(裝置);高強(qiáng)度瓷套設(shè)計(jì)技術(shù) 。ETA在此 4 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上, 并在 TOSH IBA 公司的技術(shù)支援下, 研發(fā)出適用于中國(guó)特高壓試驗(yàn)示范工程的瓷套型避雷器, 產(chǎn)品現(xiàn)已運(yùn)行于南陽(yáng)特高壓開關(guān)站,見圖 5 。3 .2 主要課題由于 1000 kV 特高壓瓷套型避雷器采用4 柱并聯(lián)結(jié)構(gòu),高度可達(dá)十幾m ,故研發(fā)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它常規(guī)避雷器 。其外形圖如圖 6 所示 ,主要研究課題有 3 :整只避雷器抗地震強(qiáng)度 ;整只避雷器電位分布 ;多柱避雷器電流分布 ;避雷器元件壓力釋放性能;整只避雷器耐污穢能力 。3 .3研究成果3 .3.1整只避雷器抗地震強(qiáng)度對(duì) 1000

25、kV 特高壓瓷套型避雷器而言, 抗地震是其最大的技術(shù)研究課題 。8 種方案的解析結(jié)果表明 ,宜應(yīng)用減震技術(shù)(裝置)和高強(qiáng)度瓷套以滿足抗地震要求 4 , 5 。減震技術(shù)(裝置)是 TOSH IBA 公司的成熟設(shè)計(jì),已廣泛應(yīng)用于日本 500 kV 瓷套型避雷器, 安全運(yùn)行業(yè)績(jī)已超過(guò) 30 a 。帶減震裝置的 500 kV 瓷套型避雷器如圖 7 所示。對(duì) 500 kV 瓷套型避雷器進(jìn)行地震試驗(yàn),實(shí)測(cè)結(jié)果表明,減震裝置可使避雷器根部瓷套應(yīng)力減小 61 %5 , 6 。圖 5現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的瓷套型避雷器Fig.5Running porcelain housed surge arresters at subst

26、ation圖 6特高壓瓷套型避雷器的外形Fig.6Outline of porcelain housed surge arrester圖 7 帶減震裝置的 500 kV 瓷套型避雷器Fig.7 500 kV arrester with a damping device234高電壓技術(shù)2010 , 36(1)圖 8餅狀與環(huán)狀電阻片的壓力釋放效果對(duì)比Fig.8Pressure released results comparison of pie and ring ZnO elements應(yīng)用 TOSH IBA 高強(qiáng)度瓷套設(shè)計(jì)技術(shù), 使抗彎應(yīng)力達(dá)到 40 N/mm2 , 由日本 NG K 公司提供

27、。3 .3.2整只避雷器電位分布應(yīng)用 TOS HIBA 公司均壓環(huán)和均壓電容并用時(shí)電位分布控制技術(shù)(軟件)研究整只避雷器電位分布。TOSH IBA 公司的電位分布控制技術(shù)早已應(yīng)用于 TOSH IBA 公司的 500 kV 瓷套型避雷器設(shè)計(jì) 。ETA 在研發(fā) 750 kV 瓷套型避雷器時(shí)也應(yīng)用了該技術(shù),其電位分布的解析結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果相當(dāng)一致, 最大電位分布不均勻系數(shù) k 均為 1 .18 。由此可見, 該電位分布控制技術(shù)具有足夠的可信度。3 .3.3 多柱避雷器電流分布應(yīng)用電阻片并聯(lián)分流控制技術(shù)(軟件), 使柱間電流分布不均勻系數(shù) 在要求范圍內(nèi) ,并盡可能小 。它與特高壓GIS 型避雷器相同,

28、此略 。3 .3.4避雷器元件壓力釋放性能對(duì) 1000 kV 瓷套型避雷器元件的壓力釋放裝置 ,ETA 引進(jìn)了 TOSH IBA 公司獨(dú)特的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。通過(guò)計(jì)算可知 , 瓷套內(nèi)部壓力最大值為 1 .30 kN/ cm2 ,而瓷套內(nèi)部壓力允許值為 1 .76 kN/cm 2 ,裕度達(dá) 35 %以上,可以正常釋放壓力 7 。從壓力釋放方面考慮 ,特高壓瓷套型避雷器應(yīng)選用餅狀電阻片。由于使用環(huán)狀電阻片的瓷套型避雷器在進(jìn)行壓力釋放試驗(yàn)時(shí)應(yīng)考慮熔絲沿內(nèi)環(huán)短接的問(wèn)題(有這種短路可能),且國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)表明 ,如有短接發(fā)生 ,則試品將極難通過(guò)壓力釋放試驗(yàn)(或短路電流試驗(yàn))。餅狀與環(huán)狀電阻片的壓力釋放效果對(duì)比

29、如圖 8 所示。3 .3.5 整只避雷器耐污穢能力E TA 研制的750 kV 及500 kV 瓷套型避雷器特高壓輸電技術(shù)車文俊, 張曉星, 李明剛, 等.1000 kV G IS 型和瓷套型避雷器研發(fā)綜述235表 1 主要研究課題的最終解析和試驗(yàn)研究結(jié)果Tab .1 Major research results of final analysis and experimental studies序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目(地點(diǎn))試驗(yàn)條件解析結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果1地震試驗(yàn)有減震裝置, 水平 a =3 m/ s2 , 垂直 a =1 .5 m/ s2合格合格(中國(guó)建筑科學(xué)研究院)無(wú)減震裝置, 水平 a =1 .5 m

30、/ s2 ,垂直 a =1 m/ s2合格合格2電位分布試驗(yàn)有均壓電容, 均壓環(huán) =3 .8 m合格, k =1 .065合格, k=1 .058(中國(guó)電力科學(xué)研究院)無(wú)均壓電容, 均壓環(huán) =3 .8 m合格, k =1 .150合格, k=1 .141避雷器最上節(jié) 420 mm 2650 mm合格合格壓力釋放試驗(yàn)用電流值分別為 50 、25 、12 、0.8 k A壓力釋放試驗(yàn)3(西安高壓電器研究所)避雷器最下節(jié) 600 mm 2830 mm合格合格壓力釋放試驗(yàn)用電流值分別為 60 、25 、12 k A4人工污穢試驗(yàn)按IEC 60099-4 7合格合格(中國(guó)電力科學(xué)研究院)按 GB 110

31、32-2000 6合格待進(jìn)行(標(biāo)書未要求)注:3 個(gè)電流下的壓力釋放為同一試品(瓷套);a 為加速度。已按 GB 11032-2000 8 之附錄 E 進(jìn)行了人工污穢試驗(yàn) ,并順利通過(guò) 。其中, 750 kV 和 500 kV(4 節(jié))的鹽密為 0 .06 m g/cm2 , 500 kV(3 節(jié))的鹽密為 0.03 mg/cm2 。1000 kV 瓷套型避雷器是 750 kV 及 500 kV 瓷套型避雷器結(jié)構(gòu)的延伸 。除又高又粗外, 在外絕緣方面并無(wú)獨(dú)特之處。只要留有足夠裕度, 其耐污穢能力應(yīng)有保證。3 .3.6 主要研究課題的最終解析和試驗(yàn)研究成果前述介紹了主要研究課題的研究過(guò)程和部分成

32、果。為直觀起見 ,將主要研究課題的最終解析和試驗(yàn)研究成果匯總于表 1 。由表 1 可知, 無(wú)均壓電容結(jié)構(gòu)避雷器的電位分布不均勻系數(shù)也可以達(dá)到 1 .15(荷電率 P =kUc/U ref 1 .141 638/828 =88 %90 %95 %), 完全滿足招標(biāo)文件和技術(shù)協(xié)議要求 , 且具有運(yùn)行可靠性高、成本低的特點(diǎn) 9 , 10 。因篇幅所限 ,表 1 未詳細(xì)給出解析和試驗(yàn)研究結(jié)果。詳情請(qǐng)見各參考文獻(xiàn)和相關(guān)文章 4-11 。4 避雷器研發(fā)工作小結(jié)目前 1000 kV GIS 型和瓷套型避雷器的研發(fā)工作已全面完成, 產(chǎn)品早已投運(yùn)于交流特高壓試驗(yàn)示范工程?？偨Y(jié)的目的是積累經(jīng)驗(yàn)提高認(rèn)識(shí), 將來(lái)更好

33、地為其它交流特高壓工程服務(wù)。4 .1技術(shù)要求對(duì)技術(shù)要求而言 ,其基本原則應(yīng)該是:對(duì)避雷器性能盡可能提出明確具體的技術(shù)要求, 而在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上如何實(shí)現(xiàn)盡可能淡化 。例如:1)規(guī)定避雷器的吸收能量 、殘壓,不必要求并聯(lián)柱數(shù);規(guī)定外套的絕緣耐受試驗(yàn)方法 ,不必要求干弧距離(特高壓避雷器未要求, 但超高壓避雷器要求,而且不合理 12 )。2)規(guī)定動(dòng)作負(fù)載試驗(yàn)(含老化試驗(yàn))方法 13 ,不必要求電位分布不均勻系數(shù)(以及軸向荷電率、并聯(lián)均壓電容結(jié)構(gòu)),均壓環(huán)尺寸要求與否可視實(shí)際工程變電(開關(guān))站場(chǎng)地大小而定 。3)對(duì)密封性能, 除產(chǎn)品漏氣率要求 6.65 10-5 Pa l/s外 ,還應(yīng)加上“或其它有效方法

34、” 。因?yàn)閮H規(guī)定產(chǎn)品漏氣率, 為了檢驗(yàn), 往往需要打孔 ,而此“檢驗(yàn)孔的密封”又通常不檢驗(yàn)。通過(guò)打孔而檢驗(yàn)密封的方法顯然不是最先進(jìn)的 ,但卻限制了其它更先進(jìn)檢驗(yàn)方法的應(yīng)用。4 .2部件選購(gòu)不管是 GIS 型避雷器 , 還是瓷套型避雷器, 除核心部件電阻片由 E TA 自產(chǎn)外, 其它部件均外部選購(gòu) 。GIS 型避雷器的主要部件包括罐體、均壓罩、絕緣墊塊及絕緣筒。瓷套型避雷器的主要部件包括瓷套、法蘭盤、均壓電容及絕緣件。對(duì)部件選購(gòu)而言 ,其基本原則(三要素)應(yīng)該是 :質(zhì)量?jī)?yōu)良 、提供及時(shí)和價(jià)格合理。三者是辨證統(tǒng)一的, 要處理好相互關(guān)系。對(duì)交流特高壓試驗(yàn)示范工程而言 , 質(zhì)量和工期更重要。5 結(jié)論與

35、建議a)特高壓避雷器研發(fā)的大容量電阻片具有 2 m s 方波耐受電流大 、雷電和操作壓比低、允許老化荷電率高、工頻過(guò)電壓耐受能力強(qiáng)等特點(diǎn) 14 , 15 , 完全滿足特高壓 G IS 型和瓷套型避雷器對(duì)電阻片的要求,并有足夠裕度。236高電壓技術(shù)2010 , 36(1)b)TOSH IBA 公司曾為日本新榛名特高壓變電站提供 1000 kV GIS 型避雷器。E TA 在此基礎(chǔ)上研發(fā)的 1000 kV GIS 型避雷器, 其電位分布不均勻系數(shù)的解析結(jié)果是 1 .071 , 實(shí)測(cè)結(jié)果是 1 .085 , 滿足技術(shù)協(xié)議中 1 .10 的要求 16 。按要求進(jìn)行并通過(guò)了罐體水壓確認(rèn)試驗(yàn)。c)1000

36、 kV 瓷套型避雷器屬國(guó)際首創(chuàng)產(chǎn)品。其中應(yīng)用了 4 項(xiàng) TOS H IBA 擁有的并已有實(shí)際運(yùn)行業(yè)績(jī)的關(guān)鍵技術(shù) 。特別是減震技術(shù)(裝置)的應(yīng)用 , 大幅度減小了瓷套根部應(yīng)力, 從而滿足在水平 a =3 m/s2 、垂直 a =1 .5m/s2 時(shí)抗震安全系數(shù)達(dá) 2 .0 的要求 。同時(shí),無(wú)均壓電容結(jié)構(gòu)避雷器的電位分布不均勻系數(shù)也可以達(dá)到 1 .15 , 完全滿足招標(biāo)文件和技術(shù)協(xié)議要求。d)技術(shù)要求的基本原則是 , 對(duì)避雷器性能應(yīng)盡可能提出明確具體的技術(shù)要求 , 而在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上如何實(shí)現(xiàn)宜盡可能淡化。不應(yīng)限制更先進(jìn)的檢驗(yàn)方法。要保證選購(gòu)部件的質(zhì)量和工期。參 考 文 獻(xiàn) 1 國(guó)家電網(wǎng)公司.晉東南-南

37、陽(yáng)-荊門 1000 千伏特高壓交流試驗(yàn)示范工程設(shè)備/ 材料采購(gòu)招標(biāo)文件瓷外套式金屬氧化物避雷器 R .北京:國(guó)家電網(wǎng)公司, 2006 . 2 劉振亞.特高壓電網(wǎng) M .北京:中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社, 2005 . 3 張文亮, 吳維寧, 胡 毅.特高壓輸電技術(shù)的研究與我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展 J .高電壓技術(shù), 2003 , 29(9):16-18 .ZHANG Wen-liang , W U Wei-ning , HU Yi .Research on U HVtransmission tech nology and developmen t of pow er netw ork in China J .H i

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