《提升500kV关键设备运行可靠性技术研究及应用》

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成果属于能源科学技术领域。500kV主设备构成了广西电力网络骨干网架,仅单台500kV主设备故障易造成大面积长时停电,造成重大经济损失和不良的社会影响。保障电力安全关键在于及时准确预警500kV主设备的故障隐患,国内外大量学者都致力于设备故障及时预警的研究,还未攻破了500kV主设备故障预警等技术难题。针对上述问题,该项目持续6年开展基础理论和实践应用研究,在变压器流-固耦合过热诊断逆问题,断路器多物理场多尺度耦合基础理论和计算,电流互感器径向绝缘放电特性,串联补偿MOV并联特性等方面进行了应用创新,取得了显著成果。

发明了变压器内部过热诊断的新方法,解决了热点位置诊断提升至厘米级、热点温度误差大的技术难题。建立了变压器流-固耦合过热诊断逆问题的数学物理模型,提出了变压器内部异常过热诊断计算的信赖域正则化遗传算法,将变压器过热位置诊断精度从米级提升至厘米级,攻克了变压器三比值法诊断过热故障无法精确定位与热点温度未知的行业难题。

率先发明了断路器灭弧室SF6气体动态发生发展过程的多时间尺度仿真方法,解决了断路器爆炸电-热-流多物理场耦合理论和毫秒级至秒级的跨尺度仿真难题。提出了500kV瓷柱式断路器灭弧室爆炸的流-固两相体耦合物理模型和数值计算方法,解决了500kV瓷柱式断路器灭弧室爆炸从毫秒级至秒级的发生、发展过程的动态仿真问题。

发明了电流互感器几皮库放电故障的高频冲击试验与数值计算方法,采用几何结构优化和工艺改进方法消除放电故障,解决了SAS-550型电流互感器厘米级放电故障检测低及故障预警的方法问题。提出了基于高频冲击试验的输出波形参数变化的电流互感器皮库级绝缘放电故障的诊断方法与径向绝缘闪络故障的数值计算方法,基于该方法发现了SAS-550型互感器电场过渡接触面存在批次设计缺陷,彻底根除了该类型互感器的故障风险。

创制了串补MOV能量与高压耦合作用研究平台和试验方法,提出MOV多柱并联安全运行的阈值,攻克了MOV并联频繁发生爆炸、多柱同时更换经济性差的技术难题。

搭建了串补MOV新旧混用时均流特性、交流能量注入特性和持续交流电压特性的试验平台,解决了串补MOV能量与高电压共同作用下绝缘特性研究问题;试验获得了单个MOV阀片参考电压比工厂参考柱参考电压低12%至17%时是新旧MOV并联混用的判据。

项目申请国家专利10项,其中授权发明专利6项、实用新型专利3项,软件著作权1项;发表论文7篇,SCI论文1篇,中文核心6篇。已在广西500kV骨干网架16台变压器热点温度定位、6台500kV瓷柱式断路器灭弧室爆炸诊断、20多个变电站的数百台SAS-550型电流互感器故障诊断及更换、60台串补MOV得到良好应用,应用后提升了500kV关键主设备故障隐患预警的及时性和运行可靠性,近三年,共节约经济支出13188余万元。

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