500 kV升压站雷电反击侵入波过电压的影响因素研究

为了合理选择变电站雷电侵入波过电压的防护措施,基于正交设计试验方法及ATP-EMTP仿真计算,以某500 kV变电站为例,研究了反击侵入波过电压各主要影响因素的影响程度（用显著性水平F值来衡量）及部分影响因素的敏感水平区间。计算结果表明,系统运行方式、1号至0号杆塔距离、TV（电容式电压互感器）装设情况、避雷器至设备距离、雷击点位置以及杆塔冲击接地电阻的显著性水平F值之比为5.56∶ 2.13∶1.00∶4.64∶24.58∶7.58;将杆塔冲击接地电阻由10 Ω降至5 Ω,控制1号至0号杆塔距离为200 m左右,加强进线段0~900 m的防雷击保护,可显著降低反击侵入波过电压水平。     

10kV配电网铁磁谐振消谐措施的仿真研究

在中性点不接地配电系统中,由于电磁式电压互感器(PT)励磁电感的非线性特性,在一定条件下容易产生铁磁谐振过电压,严重影响系统的安全运行。文章以嘉兴电力局斜桥变电所10kV配电网为模型,利用EMTP程序对PT高压侧中性点接非线性电阻、串单相PT、经消弧线圈接地、PT开口三角绕组接阻尼电阻或者分频消谐装置等多种消谐措施进行了详细的仿真分析和综合比较,发现中性点串单相PT的方式在消谐能力和全局性方面不如中性点串非线性电阻方式;在非线性电阻消谐方式下,正温度系数(PTC)热敏电阻和三次谐波滤波器可以较好地解决零序电压偏高的问题。此外,文章还定量研究了采用消弧线圈消谐的有效数值范围,分析了分频消谐装置在实际运行中不能很好消谐的原因,并对其他一些消谐方式的有效性进行了探讨。作者的工作可以为电力部门进行铁磁谐振过电压的防治提供较好的参考依据,对提高配电网的供电安全可靠性也有很高的实用价值。     

一种雷电波侵入变电站的扰动识别方法

雷击输电线路既可能导致保护误动作,又可能侵入变电站,引起系统过电压,为此提出了一种基于信号S变换的雷电侵入波对电网的扰动监测及其识别方法。基于变电站母线电压实时监测信号,利用S变换技术提取电压暂态信号在时域和频域内的波形特征,根据信号的主要谐波次数及其幅值大小和基波电压跌落差异,构建了普通短路故障、故障性雷击与非故障性雷击和其他扰动信号的识别判据。PSCAD仿真结果表明,该方法不受故障类型、故障接地电阻、故障初始时刻、雷击相别及雷电流大小的影响,识别灵敏度较高。     

利用母线CVT响应电流实现变电站雷电侵入波在线监测

介绍了110 kV以上变电站雷电侵入波在线监测的基本原理,以及高频下电容式电压互感器(capacitor voltage transformer,CVT)回路电阻、电感、电容等值参数计算方法并通过仿真模型分析了等值参数计算误差对过电压监测的影响。提出了一种基于CVT响应电流的侵入波在线监测方法,以克服现有研究存在的不足。基于这种监测方法,开发了一种利用变电站母线CVT回路电流实现母线过电压监测的系统,通过该系统可以进行进线段侵入波电流和母线过电压的监测,实现变电站事故监测统计的自动化、智能化和信息化。最后通过电磁暂态程序(alternative transient program,ATP)仿真结果和现场运行中实测波形的对比,说明了监测系统可以持续有效运行。     

电容电压初值对CVT铁磁谐振影响的仿真研究

电容式电压互感器(CVT)的传统等效电路模型中忽略了电容分压器电容电压初值对等效电路模型的影响,然而在CVT暂态时这一因素的影响不能简单地看成是一个误差问题。基于正确的电容分压器的分压比公式,建立了计及电容电压初值的CVT完整的等值电路模型。基于此电路模型,利用Matlab中的电气系统模块库PSB建立了CVT铁磁谐振暂态过程的仿真模型。仿真结果表明,在二次侧短路又消除短路这种铁磁谐振激发方式下,不同的短路时刻和消除短路时刻对CVT的铁磁谐振过程有影响,甚至出现了持续的振荡过程。在二次电压过零短路同时又在其过峰值时消除短路的情况下,电容电压的初值可以抑制铁磁谐振过电压的持续时间,但电容电压的初值较大时,在系统加压瞬间出现的过电压,可能引起二次侧高速继电保护误动作。     

融冰绝缘地线对变电站雷电过电压的影响

地线直流融冰采用了全线绝缘化设计,而地线绝缘化设计将对变电站雷电过电压产生影响。以500 kV融冰绝缘地线为例,介绍了融冰绝缘地线架设方式,采用 ATP-EMTP 软件建立500 kV变电站雷电侵入波过电压模型,分析了融冰绝缘地线架设对500 kV变电站雷电过电压的影响,总结了雷击点位置、杆塔接地电阻、避雷器配置方案对变电站设备雷电过电压的影响规律。研究结果表明：融冰绝缘地线架设对变电站设备最大过电压影响很小;雷击杆塔离变电站越近,变电站高压设备产生的过电压越大;母线避雷器对变电站设备保护效果较好,雷电侵入波产生的最大过电压下降较多;杆塔接地电阻越小,变电站设备最大过电压越小。其结论对涉及融冰绝缘地线变电站具有一定的参考价值。     

1000kV GIS变电站避雷器配置研究

针对济南1000kV GIS变电站避雷器配置问题,基于电磁暂态计算程序EMTP建立了1000kV配电装置雷电侵入波过电压计算模型。利用该模型计算了1000kV配电装置在近远期规模下的雷电侵入波过电压水平,获得了不同设备上的雷电侵入波过电压波形,分析了不同避雷器配置下1000kV GIS设备上的雷电过电压幅值和折反射变化特性。最后,基于计算分析结果并结合规程要求提出了基于雷电侵入波过电压水平下的避雷器优化配置方案,为变电站优化设计提供了技术支撑。     

变压器中性点过电压分析与绝缘配合

电力系统发生不对称短路、非全相运行和雷击等故障时,变电站变压器中性点会出现较高的过电压,严重影响中性点绝缘的可靠性,因此需要对变压器中性点过电压和绝缘配合开展研究。文章在PSCAD/EMTDC中搭建110 kV输电系统仿真模型,计算分析线路发生各种故障时的中性点过电压,依据仿真所得过电压值,确定放电间隙距离以实现更加优化的绝缘配合。结果表明,线路发生单相接地故障时中性点最高过电压为117.73 kV;发生单相断线时中性点最高过电压为52 kV;发生雷击时中性点最高过电压为118 kV;采用放电间隙并联避雷器的中性点保护方式时,选取放电间隙距离为13 mm～14 mm时能达到最优的绝缘配合效果。该研究结果可以为110 kV变压器中性点的绝缘配合优化提供重要的理论和实验参考依据。     

35kV变电站雷电侵入波特性的仿真与分析

为考察低压配电网中变电站雷电侵入波特性,用ATP-EMTP仿真计算了雷击35 kV变电站进线段时站内设备的过电压值。仿真结果表明:随着进线段杆塔高度的增加、冲击接地电阻的增大以及避雷器与被保护设备间距离的增长,设备所遭受的过电压值随之增大。仿真结果可供低压配电网变电站进线段设计参考。     

电缆出线变电站连续两次雷击仿真及防护措施

针对某电缆出线变电站近区连续遭受两次雷电绕击的事故,基于PSCAD/EMTDC搭建仿真模型并进行了过电压的仿真计算.雷击点位于变电站进线第二基杆塔处,仿真分析了发生第一次雷电绕击时,绝缘子片数和出线电缆的长度对绕击过电压的影响,以及发生第二次绕击时不同的避雷器配置方案对热备用状态下断路器过电压的影响.仿真结果表明,绝缘子片数的增加会增大绕击过电压幅值,不同电缆长度对限制过电压的效果具有明显的差异;发生第二次雷击时,通过在站内断路器断口侧及变电站第一基杆塔绝缘子旁安装避雷器,能够有效减小断路器过电压幅值.     

基于常值脉冲法的铁磁谐振过电压的混沌抑制

提出了常值脉冲法对中性点接地系统所发生的铁磁谐振混沌状态进行抑制。以典型的变电站接线为例,运用非线性动力学理论分析其发生铁磁谐振时所表现出的混沌特性,求取其分维数和Lyrapunov指数。该方法实质是通过向控制系统变量叠加周期脉冲,利用系统自身的非线性特征使铁磁谐振系统的混沌状态稳定在固定点,还给出了针对控制目标的常值脉冲量的确定方法。该方法能有效控制铁磁谐振过电压从混沌状态转移到期望的周期轨道,实现系统状态在混沌和有序之间的转换。数值计算和理论分析证实了该方法的有效性。     

220kV线路多重雷击导致两侧开关断口绝缘击穿分析

介绍220 kV线路雷击故障、两侧变电设备受损及断路器内部故障的发现、处理过程,结合线路故障查巡、雷电参数、过电压及继电保护动作时序分析,确定线路两侧开关雷电侵入波同时受损原因。指出因较短线路遭受多重雷击,造成开关断口内、外绝缘不能承受侵入波及其反射波的叠加作用而击穿,灭弧室瓷套在内、外部电弧持续热效应下可能发生爆炸。建议开展110、220 kV SF6断路器雷电冲击、反极性工频联合电压试验,并在强雷地区变电站110、220 kV架空出线侧加装避雷器保护。     

用ATP-EMTP研究1000kV CVT的暂态特性

为研究1000kV电容式电压互感器(CVT)的暂态特性,在分析其非线性元件的饱和特性后,利用电磁暂态计算程序ATP-EMTP建立了1000kV CVT计算模型。对不同阻尼电阻值下的铁磁谐振进行仿真,得出了理想的阻尼电阻值,计算结果与实际采用阻尼电阻值相吻合;在不同合闸相角下分别对CVT铁磁谐振以及瞬变响应进行仿真计算,铁磁谐振过电压波形的仿真结果与试验结果基本一致,得出最严重情况下的谐振过电压倍数和二次瞬变响应电压值。研究结果不仅可以实现1000kV CVT设计阶段的暂态性能参数控制,同时解决了试验无法模拟现场实际条件的矛盾,为晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程中CVT暂态特性提供考核手段之一。     

中性点接地系统铁磁谐振非线性动力学分析

为了有效地抑制电力系统中铁磁谐振经常发生并严重威胁系统运行安全的复杂现象,应用非线性动力学中相平面、庞加莱截面、Lyapunov指数等方法分析了一典型110kV变电站中由断路器均压电容、系统设备对地电容及电磁式电压互感器铁心电感构成的铁磁谐振电路。通过对不同参数条件下系统中出现的基频谐振、分频谐振及混沌谐振的计算分析,可知应用非线性动力学相关理论及分析方法研究铁磁谐振现象,可确定不同谐振类型及其谐振区域。该法也将为深入理解系统铁磁谐振物理机理,有效防治铁磁谐振提供理论依据。     

500kV变电站雷击保护的建模分析

笔者利用国际先进的图形化电磁暂态计算程序ATPDraw3.5进行500kV变电站雷击过电压的建模研究。在研究时将变电站和进线段结合起来,考虑雷击点的近雷区和远雷区、雷击杆塔绝缘子串冲击伏秒特性、线路上的感应过电压、工频过电压和进线段杆塔冲击接地电阻等因素的影响,从而对雷电侵入波系统进行建模分析。这为防护雷电过电压、保护电气设备提供了有价值的参考依据,为高压变电所雷击保护研究分析提供了有效的方法。     

110- to 330-kV substation surge protection against lightning surge coming from transmission lines

A 110- to 330-kV substation protection against lightning surge coming from transmission lines is considered. It is shown that a transmission line always has a critical point, with resonance overvoltage appearing in transformer windings if a lightning strikes at this point. The transformer protection against resonance overvoltages can be implemented using ground wires around the critical point.     

变电站雷击过电流及其对设备传感器的影响

雷击变电站不仅影响到电气设备绝缘的安全性,剧烈的放电过程所产生的强电磁干扰也会对二次设备中的一些敏感器件产生影响。针对变电站雷击过电流问题,利用ATP-EMTP软件建立了合理的模型,并进行了仿真计算,得到了各设备的过电流及过电压幅值。并以GIS局部放电监测装置的传感器为例,利用MagNet软件仿真了雷击过程的电磁干扰对传感器的影响。结果表明,雷击产生的过电流在严重的情况下,能产生323 V的感应电压,极易造成传感器损坏。     

Lightning overvoltage protection of AC railroad vehicles bypolymeric arresters

In order to improve the operational reliability of AC railroad vehicles, ZnO surge arresters are used to protect them against overvoltages. The most serious threat to arresters installed on the roof of an AC railroad vehicle is the lightning overvoltage. When lightning strikes the mast or conductors, the distribution system can be treated as a system of multiple conductors including feeders, messenger wires, contact wires, protective wires and two tracks. The lightning impulse discharge current through the arrester and the absorbed impulse discharging energy by arrester in the actual field operation and the protective effect of arrester were analyzed by EMTP and discussed when lightning strikes the mast or distribution lines. When the arrester Is installed on the roof of a railroad vehicle, the potential difference on the primary side of high voltage transformer inside the vehicle is suppressed below 150 kV under very serious condition     

Analyzing the stochastic behavior of ferroresonance initiation regarding initial conditions and system parameters

Power quality and power disturbances are the most important increasing factors throughout electrical networks. Ferroresonance as one of these disturbances can cause quality and security problems. This paper analyzes the stochastic behavior of ferroresonance as a nonlinear resonance phenomenon of the erratic nature and difficult prediction. Furthermore, the impact of different parameters on the initiation of ferroresonance is investigated. It is illustrated that a small change in the initial conditions leads to a large difference in the long-term behavior of the system, and this makes the future of the system unpredictable. Based on the stochastic behavior of ferroresonance some papers took different parameters into account and attempted to identify the basins of attraction for different ferroresonance regions. Here, according to real condition it is illustrated that these basins are highly depending on the initial conditions and there are no transparent boundaries for them. Also, by changing different parameters and initial conditions, the probability degree of ferroresonance initiation is calculated and depicted. Moreover, the impact of source angle on the ferroresonance initiation is investigated.     

铁磁谐振过电压混沌振荡的理论研究

在中性点直接接地电力系统中,建立铁磁谐振过电压的数学模型,对该模型的异宿轨道进行计算,在此基础上运用Melnikov方法计算该系统的混沌阈值,即铁磁谐振过电压振荡发生的参数区域及混沌产生的条件,并深入探讨其周期解的存在性,为有效控制和消除过电压,抑制过电压中的混沌现象提供理论依据.