特高压GIL

介绍了苏通特高压GIL工程介绍、1100kvGIL元件研究及试验验证、工程技术应用、现场安装及运维情况。

为研究特高压气体绝缘金属封闭输电线路在交接耐压试验和运行时绝缘击穿激发的暂态电压特征,利用在1100kV苏通GIL综合管廊工程安装的超宽频暂态电压监测系统,准确测量了GIL在耐压试验和运行时绝缘击穿所产生的暂态电压。分析了GIL在不同工况下典型绝缘击穿所产生暂态电压时域波形的持续时间、变化陡度以及幅值衰减特征。通过傅里叶变化分析了暂态波形的频域特征,发现特征频率与故障位置紧密相关。最后通过连续小波变换分析了暂态电压的时频特征,发现陡变电压的瞬时频率均超过了3MHz,可通过暂态电压的时频分布图准确判断GIL是否发生次生放电。通过对暂态电压时域和频域特征分析,有助于弄清GIL绝缘故障时暂态电压行波激发及传播特征,准确评估暂态电压对GIL的绝缘危害,提高特高压GIL运行的可靠性。

现场整体式绝缘考核相比分布式绝缘考核，对保障电网设备安全运行更加有效，且电压等级越高，整体绝缘考核更为必要。但是，以特高压GIL（公里级、容性）、电抗器（感性）为典型的大容量设备，现场整体绝缘试验仍为空白。主要存在三方面难题：①装备制造难。受试验空间限制，装备电-热-结构耦合关系复杂，温升、局放等指标控制与容量提升矛盾突出，制造困难。②过程实现难。GIL内部金属微粒运动随机性强，老练电压参数与微粒捕获率的定量关系难以建立；电抗器内部放电与外部复杂干扰严重混叠，人工识别易发生误判。③缺陷定位难。缺陷放电激发的信号传输-响应量化模型难以准确建立，无法实现精准定位。项目团队历时5年，产学研用协同攻关，首创现场试验用大容量补偿装置设计制造技术。发明了温度-结构耦合迭代的补偿电抗器轴、径向温升非线性控制技术，提出了多重约束、载荷解耦的补偿电容器集约型结构设计方法，研制了移动式绝缘试验装备，与德国等已有装备比，感性、容性补偿容量分别提升7.5倍、71.7%。创新了关键装备。提出GIL分级量化加压、电抗器局放自主识别技术。揭示了微粒跳跃高度与碰撞恢复系数、归一化电压呈指数关系的机理，提出了“敏感电压”分级量化老练方法，金属微粒捕获率提升18%；提出脉冲电流极性判断、时域波形特征聚类的放电源分离技术，电抗器试验放电源诊断准确率达90%。创新了试验方法。研发特高压GIL、电抗器内部放电源精准定位技术。发现了GIL放电声波传播“高峰/陡降效应”，提出了跨越高峰区域、逼近陡降区域的传感器布置方法，创建了放电源全域反演算法，实现公里级GIL放电米级定位。提出了基于多物理因子、双端差异化响应的电抗器绕组放电缺陷定位技术，精度达到线饼级。创新了处置手段。 项目获授权发明专利27项，多项关键技术被纳入1项国家标准、4项行业标准、1项企业标准，出版专著1部，发表论文41篇。中国电机工程学会组织、邱爱慈院士领衔的鉴定委员会认为：“技术成果居国际领先水平”。成果先后应用于特高压盱眙、淮南站及苏通GIL管廊，推广至国内10项特高压工程，核心技术还应用于ABB、东芝、天威保变等主流设备厂家，成功发现GIL绝缘子表面异物、电抗器出线放电等多起绝缘缺陷。实现了特高压大容量设备绝缘试验从分布式考核到整体式考核的技术跨越，有力保障了我国特高压电网运行安全。

​10月16日，国网河南省电力公司1000千伏南阳变电站运维人员应用该公司自主研发的特高压气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）机械故障检测装置，对1000千伏豫阳Ⅰ线GIL设备开展带电检测，获取线路准确的设备振动频谱特征并开展分析研判，精准消除缺陷，保障设备安全稳定运行。