基于避雷器在煤矿变压器中性点事故运用分析

煤矿配电网变压器中性点一般对地绝缘,一旦发生雷击事故,将在中性点产很高的过电压而损坏变压器。因此对雷击下变压器中性点过电压表现特性及引入过电压保护设备后的限压效果研究具有非常大的实际意义。笔者针对山西煤矿集团万家庄煤业35 kV变电站主变中性点对地放电和母线短路故障,调研煤矿配电网防雷现状,结合雷电波过电压传播理论及35kV变压器中性点绝缘性能,分析中性点对地放电事故的原因。并提出线路绝缘子与可调保护间隙的绝缘匹配和、变压器中性点经氧化锌避雷器接地等改造措施。并利用电磁暂态分析程序ATP-EMTP对雷电波过电压侵入变电站情况下变压器中性点经过避雷器接地进行仿真,验证在变压器中性点增设避雷器来限制中性点雷电波过电压的措施是可行的。     

加强线路绝缘对变电站侵入波及避雷器通流的影响

以广东电网近几年发生的雷电侵入波事故为例,利用ATP-EMTP仿真软件,分析了广东电网近年来加强线路绝缘对变电站侵入波水平及避雷器通流的影响。仿真结果表明,安装变电站出线避雷器,可减少线路绝缘水平提高对变电站内电气设备的影响。通过讨论变电站内各避雷器的通流,提出了选择变电站避雷器标称电流的建议:出线避雷器选择标称电流较大的避雷器;在安装出线避雷器的条件下,站内母线和主变处避雷器可选择标称电流较小的避雷器。     

220kV高海拔变电站出线段采用500kV线路降压运行时的雷电侵入波过电压

笔者依托于某实际工程,计算了220 kV高海拔变电站出线段采用500 kV线路降压运行时站内设备上的雷电反击侵入波过电压,与采用常规220 kV出线的变电站相比,出线段采用500 kV线路降压运行时各设备上的雷电侵入波过电压更高,其中线路高抗上的过电压超过了其内绝缘保证强度;计算了采用不同避雷器配置方案进行保护时高抗上的雷电侵入波过电压,在距离高抗间隔16 m的位置装设避雷器时高抗上的雷电反击侵入波过电压较低,能够满足绝缘要求,但高抗处避雷器的放电电流超过了其标称值,对高抗处避雷器的放电能量进行校验发现其放电能量并不高;高抗处避雷器配置采用并联装设方案能够有效降低高抗上的雷电反击侵入波过电压且单只避雷器上的放电电流不会超过其标称值.     

基于先导闪络判据的变电站侵入波过电压的研究

变电站的雷电侵入波过电压与线路绝缘子串的闪络情况密切相关,文中基于ATP-EMTP,建立了500 kV变电站和进线段的雷电计算模型,研究了绝缘子串闪络判据对变电站雷电侵入波过电压的影响,校验了采用更符合线路实际运行情况的先导闪络判据时变电站的绝缘配合情况。研究结果表明:绕击情况下,绝缘子串采用先导闪络判据时变电站设备上的雷电过电压增大。其中距变电站1.5 km内,可能会对变电站设备产生威胁;而距离变电站1.5 km后,由于雷电波在传播过程的衰减和畸变,侵入波对变电站设备不构成威胁。为保证变电站的安全运行,应提高变电站进线段的防绕击措施。     

绝缘横担类措施对10kV变电站雷电侵入波的影响

绝缘横担类措施会增加10kV变电站雷电侵入波造成的风险。采用ATP-EMTP建立了10kV变电站直击与反击雷电侵入波计算模型,推导了变电站内主设备平均故障间隔时间(Mean Time Between Failure,MTBF)的计算方法。计算并分析了进线段杆塔接地电阻、雷电流波头和幅值概率分布、改善措施对主变、站用避雷器MTBF的影响。结果表明:采用绝缘塔头或绝缘横担后,变电站主变雷电侵入波MTBF大幅降低;进线段杆塔接地电阻、雷电流波头和幅值概率分布对10kV变电站雷电侵入波MTBF影响很大;在变电站进线段母线处增加站用避雷器或者提高站用避雷器吸收能力,可以显著改善采用绝缘塔头或绝缘横担后10kV变电站的雷电过电压耐受特性。     

35 kV变压器雷电侵入波过电压及治理措施研究

35 kV变压器由于绝缘水平低及防雷设计考虑不全面等原因,经常发生因雷电侵入波导致的中性点或匝间绕组绝缘损坏的问题。为对35 kV变压器雷电侵入波响应特性进行分析,基于电磁暂态分析软件ATP-EMTP建立了变压器绕组梯形等值电路,根据典型的35 kV变电站接线情况,对35 kV近区线路各种情况下遭受雷电绕击和反击导致的侵入波过电压进行了仿真计算,指出大幅值雷电流反击近区线路是导致35 kV变压器绕组绝缘损坏的原因。使用避雷器作为治理手段,对比了3种安装方式的有效性,给出了最优的35 kV变压器雷电侵入波治理方案。     

变电站连接高电压等级输电线路的雷电性能研究

以一个典型的巴楚220 kV开关站接入750 kV线路工程为例,采用EMTP程序计算了雷电侵入波过电压水平,确定了变电站避雷器配置方案,并选择了站内设备的绝缘水平。     

风电场中直击雷的防护和研究

风力发电场中输电线路是防雷保护的重要部分,当直击雷击在输电线路上时,不仅会对线路本身带来破坏,其产生的侵入波过电压将顺着线路传递至风电机组,可能会引起变压器的损坏,从而导致风电机组的停运。以某风力发电场雷击事故为例,将通过电磁暂态软件程序ATP/EMTP建立雷电直击输电线路的模型(雷电流模型、杆塔模型、输电线路电缆模型、避雷器模型、绝缘子串模型和变压器模型),通过仿真计算出升压变压器上的暂态过电压和流过电缆的最大雷电流,并仿真了在安装线路避雷器和降低接地电阻时,雷击点处的雷电过电压和过电流值。最后通过综合对比提出了在1号、2号杆塔安装避雷器和降低杆塔接地网电阻值的两种保护措施来对风电场场内输电线路进行有效防雷。     

500kV气体绝缘输电线路雷电侵入波暂态特性分析

气体绝缘金属输电线路(GIL)因其适合于远距离、大容量电力传输应用前景广泛,必须合理分析GIL雷击暂态特性以提高其防雷水平。介绍GIL技术相关优点,在ATPEMTP中建立500 kV架空线路、杆塔和GIL模型,分析雷电绕击和反击情况下GIL暂态过电压,比较GIL和XLPE过电压幅值差异,讨论避雷器对GIL侵入波过电压防护效果。仿真结果表明:绕击情况下GIL暂态过电压高于反击情况;GIL末端过电压高于其首端过电压,且随着GIL长度的增加,侵入波过电压幅值降低;在GIL首末两段安装避雷器能够有效提高其安全裕度;同等条件下,GIL雷电侵入波过电压高于XLPE电缆。GIL技术具体应用时需要详细分析其暂态特性。     

750 kV敞开式变电站和输电线路避雷器配置的优化研究

在电力系统中,避雷器的配置直接影响系统过电压和绝缘配合,对电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。研究了750 kV变电站的避雷器配置对输电线路工频、操作过电压以及变电站设备节点上雷电侵入波过电压的影响,并校验了这些过电压情况下避雷器的动作负荷。根据计算结果,得出:将变电站避雷器统一配置为Y20W-600/1380型避雷器,设备的绝缘裕度和系统过电压满足要求,并均衡了避雷器的动作负荷;将变电站避雷器统一为Y20W-600/1421,仍然满足设备的绝缘裕度和系统过电压要求;通过调整设备间距和设备位置,可考虑将出线高压电抗器旁避雷器简化掉。     

配电变压器雷害绝缘故障影响因素及其防护措施研究

配电变压器的安全运行面临着严重的雷害威胁,需要合理分析其雷害绝缘故障影响因素。通过EMTP软件计算配电变压器遭受的雷电直击过电压和感应过电压,根据雷电过电压和绝缘故障出现的随机特性,利用区间组合统计法考虑雷电流幅值、雷电流波头陡度、雷击方位等因素的影响,计算配电变压器雷害绝缘故障概率。讨论线路安装避雷器、变压器高压侧安装避雷器对于降低配电变压器雷害绝缘故障的防护效果。分析结果表明:配电变压器雷电过电压波形均存在一定程度振荡,感应过电压波形振荡更为剧烈,但雷电直击过电压对变压器绝缘危害更大;配电变压器过电压概率密度分布曲线随着雷电流波头时间的减小、雷击点距线路水平距离的减小而整体右移,出现高幅值过电压的概率增大,导致变压器绝缘故障概率随着波头时间的减小、雷击点距线路水平距离的减小而增大。配电线路和变压器高压侧安装避雷器能够有效减少变压器雷害绝缘故障,但防护效果受接地电阻影响非常大,因此需要尽可能降低避雷器接地电阻以减少绝缘故障。     

500kV变电站雷电过电压仿真计算研究

雷电侵入波过电压是变电站发生事故的主要原因之一,500 kV的变电站是电力系统的枢纽,一旦发生雷击事故,必然造成大面积停电,引起严重后果。选择适合的雷电流,输电线路,杆塔,避雷器等的模型,通过ATP-Draw仿真软件对500 kV变电站进行准确的仿真计算,并考虑雷击点位置,杆塔的冲击接地电阻,主变侧避雷器的保护距离等影响因素,通过仿真我们可以发现,近区雷击危害最大;杆塔冲击接地电阻应当尽量减小;主变侧避雷器的保护距离应尽量减小;条件允许的话可以在主变侧加装避雷器以提高保护效果等。这些关系和相应的保护措施对实际工程应用尤其是对变电站防雷和避雷器的应用有一定参考价值。     

出线侧避雷器对雷电侵入过电压影响研究

受变电站实际空间的限制，部分避雷器装设在变电站外的第一级杆塔上，在多重雷击下已造成多起事故。为研究该装设方式对站内热备用断路器等设备雷电侵入波过电压的影响，基于行波理论推导了考虑避雷器通过杆塔接地时的雷电侵入波过电压随设备与避雷器间电气距离的变化规律，进一步结合ATP-EMTP研究了工程实例中避雷器通过杆塔接地时的设备过电压规律。结果表明杆塔高度、杆塔波阻抗主要影响电气距离大于某一临界距离时的断路器断口过电压，杆塔接地电阻对断口过电压影响可以忽略。工程上可采取缩短电气距离、降低第一级杆塔高度、降低杆塔波阻抗等方式减小断口过电压。     

某矿区瓦斯电厂35kV进线遭受雷击事故分析与防雷措施研究

对山西某矿区瓦斯电厂变电站进线遭受雷击,雷电过电压入侵变电站损坏主变绝缘的典型事故,进行了分析与讨论。分析了变电站进线段接地电阻过高、站内绝缘配合不当、山区地理等方面因素。通过计算该线路耐雷水平,高电压实验室试验测得绝缘子的雷电冲击电压值,针对绝缘子被雷击烧灼,提出加装绝缘子保护间隙的措施,对比计算加装绝缘子保护间隙对雷击跳闸率的影响。最终分析了进线杆塔加装绝缘子保护间隙的可行性,并提出了相关改防雷改造措施。     

线路避雷器安装方案及效果分析

输电线路的雷害事故不仅会造成危险的雷电过电压,还可能扰乱电力供应。推荐采用有选择地加装线路避雷器的做法来减少雷电引起的绝缘闪络。以一条110kV传输线路为例,说明制定线路避雷器安装方案的原则:首先区分线路绝缘子闪络是由反击还是绕击引起的;线路避雷器的安装主要以保护易遭受雷击的个别杆塔为目的,除此之外,应兼顾整条线路耐雷水平的提高。     

多雷地区升压站雷电侵入波保护的研究

对多雷地区升压站雷电侵入波过电压保护进行了研究,给出了不同运行方式下升压站内设备上的雷电过电压最大值,以及各设备绝缘水平选择和绝缘裕度。根据推荐的各设备绝缘水平,得出各设备的绝缘裕度可达15%～35%,验证了升压站耐雷的可靠性。计算结果可供发电厂变电站进行雷电侵入波保护设计时参考。     

500kV升压站雷电侵入波过电压影响因素分析

雷电侵入波过电压是500 k V敞开式升压站雷害事故的主要原因。用ATP-EMTP软件对某500 k V升压站雷电侵入波过电压进行计算分析,研究了雷击点位置、杆塔冲击接地电阻、避雷器至主变距离、电缆进线型号以及冲击电晕对雷电侵入波过电压的影响规律,计算了500 k V电缆进线升压站避雷器的保护距离。研究表明:降低杆塔冲击接地电阻并非总是可以降低侵入波过电压,对于各基杆塔,存在一个最有效的降阻区间;冲击电晕对500 k V升压站雷电侵入波过电压影响显著,且对于不同设备及在不同运行方式下,其影响也不同。     

高铁变电所设备雷电侵入波防护分析

高速铁路的快速发展伴随日益严重的雷电灾害事故,为了合理保护高铁变电所电气、信号设备,需要研究雷电侵入波对其危害。利用EMTP软件搭建了高铁接触网线模型,分析线路、设备前端安装避雷器防护效果,最后隔离变压器起到设备末端精细保护的作用。仿真结果表明:高铁接触网安装避雷器能够降低接触网过电压,其防护效果与避雷器安装密度、距雷击点距离有关;变电所设备前端安装SPD不能够实现过电压完全防护,残压仍然较高;安装隔离变压器能够进一步衰减侵入波过电压,同时有效抑制过电压高频成分。隔离变压器与终端SPD配合可以有效保护变电所设备。     

不同接地方式下变压器35 kV绕组外部过电压特性分析及防治措施

变压器35 kV绕组中性点接地方式较多，现有设计没有对不同接地方式下变压器的防雷措施进行专门考虑，导致变压器35 kV侧雷击事故频发。为了对不同接地方式下变压器35 kV绕组雷电侵入波特性及防治措施进行研究，采用电磁暂态分析软件ATP-EMTP建立仿真模型，对35 kV绕组星形接线的配网变压器和三角形接线的风电场升压变进行了雷电侵入波电磁暂态仿真，分析了导致35 kV绕组绝缘损坏的雷电侵入波特点，考察了不同安装方式下避雷器对雷电侵入波防治的有效性。研究表明不同接地方式下变压器35 kV绕组的雷电过电压特性不同，应根据不同接地方式采取针对性防雷措施。     

基于弧垂与绑扎线的绝缘导线雷击断线的研究

绝缘导线在雷击作用下易发生断线事故,严重影响到供电的可靠性。对雷电过电压在架空绝缘导线的弧垂和绑扎线作用下的传播特性进行了研究,从频谱分析和线路波阻抗的角度分析了电压波在传播时的折射和反射现象,并利用ATP-EMTP仿真软件进行了仿真。结果表明:在弧垂与绑扎线的共同作用下,折射电压幅值的增量随着波前时间的减小而增大;雷电过电压因折射和反射致使幅值增大会显著地降低线路的耐雷水平,导致绝缘层及绝缘子易于发生击穿和闪络,进而产生工频电弧,致使绝缘导线发生断线;认为替换金属绑扎线及减小弧垂大小可以有效降低绝缘导线雷击断线的概率。