1000kV交流紧凑型输电变电站雷击侵入波分析

受输电线路走廊的限制,紧凑型输电方式将会成为我国1 000kV特高压交流输电发展的趋势.由于输电导线之间的距离减少,一旦线路遭受雷击,雷电侵入波可能对变电站构成更大的威胁.针对雷击紧凑型输电杆塔产生雷电入侵波对变电站的影响进行研究,应用ATP-EMTP建立了雷电过电压沿不同输电类型侵入变电站的仿真模型,对比分析了不同输...     

雷击交流侧同塔双回线路时换流站过电压特性

超高压电网多采用同塔双回或多回线路,由于杆塔较高,遭受雷击时可能造成多回线路闪络。依托某换流站500 kV交流侧系统,利用EMTP/ATP建立电站雷电侵入波过电压计算模型,研究换流站交流侧同塔双回线路遭受雷击时站内设备上过电压特性以及与单回线路的区别。结果表明:雷击同塔双回线路杆塔时,在两回线路均闪络的情况下,换流站设备上反击侵入波过电压在双线运行方式下幅值远高于单线运行方式,且过电压最大值一般是在雷击进线段第二基杆塔TW_2时出现,反击过电压特性与雷击单回线路差异较大;而同塔双回线路绕击侵入波过电压规律与单回线路类似,单线运行方式下设备过电压高于双线运行方式,且过电压最大值一般出现在雷电绕击距离换流站最近的TW_1附近线路。     

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。     

基于FDTD的输电线路直击雷暂态传输仿真计算研究

雷击输电线路的暂态雷电波过程不仅会造成绝缘子闪络、线路跳闸等恶劣事故,同时其入侵波还会危及变电站变压器、电流互感器等一次、二次设备的安全稳定运行。研究直击雷瞬态传输特性对于输电线路防电磁干扰以及绝缘配合设计有重要指导意义。本文采用时域有限差分法(finite-different time-domain method,FDTD)建立了均匀、非均匀输电线路导线在有损和无损两种情况下的雷电波传输模型,并利用霍德勒叠加函数建立了传输线直击雷电通道模型;继而结合典型均匀、非均匀输电线路分布参数为算例,计算分析了输电线路不同位置的雷电波过程时域波形。研究结果表明:运用FDTD算法可以有效计算得到直击雷在输电线路上的瞬态波过程。研究结果可以为输电线路雷击瞬态过程的计算和识别提供参考。     

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。     

110kV海底电缆-架空线雷击过电压分析

海底电缆(以下简称海缆)敷设于海底,遭受雷电流侵入后维修难度大,为了研究雷电侵入波对海缆的影响,笔者通过对某岛架空线路-海缆的雷击过电压的分析,使用ATP-EMTP对该混合线路进行了仿真研究,计算了架空线路-海缆不同工况下的雷击过电压.对影响雷击过电压的海缆长度,海缆的布置方式,以及海缆的型号等因素进行了分析验证,结果...     

建筑燃气供应的防雷技术

根据建筑燃气管道和设备的特点,提出了雷电直击(侧击)、雷电波侵入、雷电感应及雷击电磁脉冲的防护技术。     

EEMD在输电线路雷电绕击与反击监测中的应用

针对雷击输电线路的问题,提出使用集总经验模态分解法(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)对输电线路进行监测。ATP仿真雷电通过绕击与反击向高压输电线路注入雷电波的过程,并通过时频分析第一阶IMF分量瞬时频率分别确定了雷电绕击与反击时的频率特征和雷击发生时刻,结果表明:雷电绕击与反击时线路中将激发大量高频成分且最高频率可达100 k Hz;EEMD可以克服模态混叠实现输电线路信号分解;在100 Hz~1 k Hz以及10 k Hz,反击的频率成分更丰富,且其所具有的频率成分比绕击时线路中信号的频率更高;利用EEMD分解的第一阶IMF分量瞬时频率可以确定雷电波到达测站的时间,实现雷击点位置确定且误差仅为百米。所用方法及结论为雷电绕击与反击的监测提供了参考。     

变电站二次系统雷电侵入波的防护

阐述了雷电波侵入到变电站二次系统的途径。通过线路雷电波侵入到二次系统仿真模型的建立,得出:当线路遭受雷电流幅值为80kA的雷击时,经过变电站所用变压器耦合到二次系统上的电压最大为193.983285V,大大超过了二次设备的耐过电压水平,易造成二次设备的损坏。提出了变电站二次系统三级防护措施:低压电源系统的防雷;防止感应雷通过信号、控制线侵入;改善地电位分布。     

输电线路雷击灾害风险层进式评估体系的构建

在深入研究各种输电线路雷击跳闸率计算方法并结合目前各网省公司线路管理现状的基础上,提出了输电线路雷击跳闸率预评估、再评估的层进式评估流程,并利用Visual Studio高级程序设计语言开发了一套输电线路雷击跳闸风险评估系统。该风险评估系统综合应用规程法、改进电气几何模型(EGM)、Google Earth地理信息软件和ATP/EMTP仿真计算等技术,评估范围覆盖了雷电绕击、反击等主要雷害型式,评估模型涉及线路地理特征信息、线路结构特征信息等影响要素,评估结果量化分析了各要素对雷击风险的影响,拓宽了输电线路防雷技术的思路及领域。笔者应用开发的雷击灾害风险评估系统对一条实际的输电线路进行雷击风险评估,并分析了该线路某次历史跳闸的原因。     

750kV敞开式变电站雷电侵入波过电压的研究

以某750kV敞开式变电站为例,建立了同杆双回架空进线方式的AIS系统模型;研究了雷电侵入波过电压计算模型的误差及其影响因素,采用ATP对雷电侵入波过电压进行了计算。结果表明,①三种杆塔模型计算结果相差近7%,最好采用多波阻杆塔模型,以免造成较大误差;②当杆塔冲击接地电阻在10Ω以上时,MOA上的残压急剧上升,对设备的安全运行造成较大威胁;③变电站接地电阻对过电压值影响不大;④地面倾角增大,变电站内部各设备的过电压值及流过MOA的最大电流也随之增加,山区线路防雷尤为重要。     

500kV变电站并联电抗器雷电侵入波仿真研究

将500kV变电站和进线段结合起来,在变压器安全的前提下选择不同的金属氧化物避雷器安装位置对电抗器进行保护。采用ATPDraw对雷电波及变电站进行仿真,并结合MATLAB对仿真结果进行计算。结果表明,在电抗器前和主变设置避雷器比在进线入口设置能更有效地防止雷电侵入波对电抗器及变电站内其他设备的危害。     

金属氧化物避雷器对750kV线路进线开关的保护效果研究

当750kV线路进线保护段内单项导线遭受雷击时,在断开的进线开关触头间产生的暂态过电压对进线开关的安全造成了很大的威胁。笔者对比研究了进线开关在有无MOA保护、不同MOA保护位置及不同雷击点时的触头间的过电压。计算结果表明,额定电压为600kV的金属氧化物避雷器能有效地保护进线开关。     

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。     

牵引变电所雷电侵入波保护方案研究

避雷器安装位置和安装数量的不同对牵引变电所内各个设备保护的可靠性影响比较大。笔者采用ATP-EMTP仿真计算软件,通过对避雷器、变压器、互感器等设备进行建模,进而对避雷器不同布置方案时110 kV牵引变电所内各个设备上的雷电冲击电压进行仿真,最终得到一种最优的110 kV牵引变电所雷电防护的方案,即在电压互感器和牵引变压器前面各设置1个避雷器。     

750kV GIS中金属氧化物避雷器对VFTO影响的研究

随着超高压气体绝缘变电站(GIS)的广泛使用,由隔离开关(DS)和断路器(CB)操作引起的快速暂态过电压(VFTO)的危害越加明显。以西北地区750 kV官亭GIS变电站为计算原型,利用电磁暂态程序(EMTP)对不同运行方式下GIS设备上的VFTO进行数值仿真计算和分析。重点在于对不同运行方式下金属氧化物避雷器(MOA)的限制过电压效果进行分析。计算结果表明:DS无分合闸电阻时,MOA防护效果更明显;MOA主要的抑制效果体现在MOA附近的设备上,对于远离MOA的设备上的VFTO的抑制效果较小;由于VFTO持续的时间极短,通过MOA的能量很小。     

750kV GIS用变压器端部的快速暂态过电压的研究

GIS内开关操作产生的快速暂态过电压(VFTO)对系统的变压器构成了很大的威胁,对于超高压GIS更是如此。参考多个GIS变电站,建立了750kVGIS系统,并确定了断路器、隔离开关、接地开关及电抗器的计算模型可简化为等值对地电容或入口电容,其参数分别为276pF、240pF、240pF和5000pF。利用EMTP计算了不同操作过程在变压器端部出现的VFTO。分析了系统运行方式、开关操作顺序、变压器入口电容以及变压器与GIS的连接方式对变压器端部VFTO的影响。研究了断路器、隔离开关的并联电阻以及MOA对变压器的保护效果。     

超高压输电线路雷击事故分析及保护措施

介绍了可控放电避雷针的保护原理和线路避雷器的保护原理以及超高压输电线路典型雷击障碍的情况,并对障碍原因进行了分析和探讨。当被保护对象遭受绕击概率允许达到0.1%时,可控放电避雷针的保护角可达66.4°。对主要参数绕击概率和保护范围而言,可控放电避雷针的保护特性明显优于富兰克林避雷针;500 kV线路在雷电活动强的地区安装一组金属氧化物避雷器,即使杆塔冲击接地电阻达40Ω,耐雷水平也能达350kA,即装一组金属氧化物避雷器基本上能满足线路防雷要求。     

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。     

胜利油田输电线路防雷的研究

针对胜利油田采油场用电设备采用配电型避雷器进行保护收效不理想的情况,对油田6kV及1140V线路的雷电过电压情况进行了分析及研究,认为在雷击线路时,会产生感应过电压,反击过电压和雷击导线过电压。感应过电压的耐雷水平约为86kA;反击过电压的耐雷水平约为(21￣28)kA;雷击导线过电压的耐雷水平约为2kA。提出通过架设线路型无间隙避雷器和线路型空气间隙避雷器来提高线路的耐雷水平,通过一个雷雨季节的验证,防雷效果十分明显。