关于变电站二次设备综合防雷技术的探讨

本文介绍了变电站二次设备防雷的基本技术手段,指出二次设备还可能在避雷器残压、截波过电压、反击过电压作用下损坏,探讨了变电二次设备的中合变压器和隔离变压器等综合防雷保护措施。     

金属氧化物避雷器对地铁高架桥段接触轨线路防雷的影响

地铁高架桥段由于自身高度的限制使其容易遭受雷电的侵袭,而安装金属氧化物避雷器是较为有效的雷电防护措施,因此有必要研究金属氧化物避雷器对地铁接触轨线路防雷的影响。文中利用电磁暂态仿真程序仿真分析了雷击点位置、金属氧化物避雷器安装方式对接触轨耐雷水平的影响,以及不同桥墩接地电阻条件下金属氧化物避雷器的雷电放电电流和比能量的变化规律。结果表明:雷击避雷带位置为1-5时,桥墩接地电阻对接触轨耐雷水平影响不明显;雷击位置为6时,接地电阻对其耐雷水平影响明显,且逐渐趋于平稳。通过安装金属氧化物避雷器能够明显改善接触轨耐雷水平,并且随着安装密度的增加而增加;而金属氧化物避雷器的放电电流、比能量与接地电阻成正比例关系。同时,对比不同型号的金属氧化物避雷器残压值及比能量值,工程上建议选用残压较小的YH5WS-17/45型金属氧化物避雷器。     

10 kV配电线路采用避雷器防护研究

10 kV配电线路耐雷水平较低,雷击跳闸事故频繁。应用EMTP软件对安装线路避雷器的10 kV配电线路的耐雷水平进行了分析。计算了采取不同避雷器安装数量时线路的反击、绕击耐雷水平。分析杆塔接地电阻对耐雷水平的影响。最后对避雷器动作一次释放的能量和电荷量进行计算。仿真结果表明:安装线路避雷器后可有效提高10 kV配电线路耐雷水平,但提高程度与杆塔的接地电阻密切相关。根据避雷器释放的能量和电荷量,可以得到避雷器失效概率,从而预测避雷器的平均寿命。     

高压线路避雷器防反击及绕击效果的数值模型分析

从分流的角度,结合规程算法,分析了线路型避雷器对输电线路防反击及绕击的效果,构建了安装线路避雷器后的三相输电线路等效模型,并利用二分法和计算机编程,在考虑避雷器残压影响的情况下,推导出线路反击和绕击的分流系数以及工程计算线路耐雷水平的简化公式。     

35 kV架空输电线路雷击故障分析及防雷保护研究

为提高禹城市35 kV架空输电线路耐雷水平,并研究雷击后避雷器温升及电势变化,选取典型线路和避雷器模型进行研究。首先采用电磁暂态计算程序EMTP-ATP建立相应的35 kV输电线路模型计算雷击输电线路塔顶或避雷线时线路的反击耐雷水平,分析差异化防雷策略对线路耐雷水平的影响。分析了架设避雷线、杆塔冲击接地电阻和避雷器选型等因素对于线路耐雷水平的影响。然后采用有限元仿真软件计算了雷击后避雷器的温升及电势变化。仿真结果表明,采用全线架设避雷线、降低杆塔接地电阻和合理安装线路避雷器都可提升35 kV输电线路的耐雷水平,杆塔接地电阻越大,采用架设避雷线和降低接地电阻提高耐雷水平效果越显著;雷击后,避雷器温度出现明显的稳定上升趋势,电势和电场呈现先快速上升后下降的趋势;采用合理安装避雷器方案对耐雷水平提升效果更显著,更具经济性。     

线路避雷器提高330kV输电线路耐雷水平的研究

采用ATP-EMTP软件建立仿真模型,对330 kv超高压输电线路安装线路避雷器提高耐雷水平效果进行了仿真计算.分析了杆塔接地电阻、线路档距等对线路耐雷水平的影响;讨论了不同避雷器安装方武提高线路耐雷水平的效果;计算了避雷器的吸收能量.结果显示:避雷器能够有效提高线路耐雷水平;杆塔的接地电阻对线路耐雷水平影响很大;档距对线路酎雷水平有一定的影响;避雷器的保护范围较小,只能保护本基杆塔,因此应根据实际情况选择合适的避雷器安装方案以降低成本.     

220kV双回同杆并架线路采用氧化锌避雷器提高耐雷水平的研究

对２２０ｋＶ双回同杆并架输电线路采用氧化锌避雷器以提高耐雷水平进行了计算分析,具体地比较了雷直击杆塔时安装不同支数避雷器的防雷效果,分析了接地电阻,线路档距等因素对耐雷水平的影响,同时计算了线路避雷器吸收的雷电放电能量,文章指出,采用线路避雷器,可以显著提高输电线路的耐雷水平,杆塔接地电阻对线路的耐雷水平影响很大,线路的耐雷水平基本上随接地电阻的增加而减小。     

采用线路型避雷器提高35 kV输电线路的耐雷水平

研究了在35 kV输电线路雷电"易击段"绝缘子串上并接线路避雷器来提高线路耐雷水平的方法。建立了雷电波作用下35 kV输电线路电磁暂态仿真计算模型,借助电磁暂态软件(ATP_EMTP)仿真分析了线路避雷器对35 kV输电线路耐雷水平的影响。计算结果表明,在"易击段"架设线路避雷器后,可明显提高35 kV输电线路的耐雷水平,尤其雷直击导线时,线路避雷器的作用效果更加明显;雷击杆塔塔顶时,杆塔接地电阻是影响35 kV输电线路耐雷水平的重要因素。最后,仿真估算了不同避雷器架设方案下35 kV输电线路的耐雷水平。本研究对于平原地区35 kV输电线路的线路防雷具有重要意义。     

110kV中性点经电阻接地系统的雷电过电压研究

采用ATP仿真研究了中性点接地电阻值对电气设备雷电过电压水平的影响以及现有防雷方案的耐雷水平,并且提出了改进措施。研究表明:110 kV中性点改经电阻RN接地后,除了变压器110 kV侧中性点的过电压值与RN成正比外,其它电气设备的雷电过电压水平与RN几乎无关;采用线路加装避雷器和降低杆塔接地电阻的方法能有效提高系统的耐雷水平。从防止雷电过电压的角度证明了110 kV系统采用电阻接地方式的可行性。     

750 kV输变电示范工程单相人工接地故障试验现场实测和计算分析

应用电磁暂态计算程序(electromagnetictransientprogram,EMTP)对安装金属氧化物避雷器的35kV配电线路的耐雷水平进行了分析计算。具体比较了雷击有、无避雷线的线路,采取不同避雷器安装方案时的耐雷水平;分析了杆塔冲击接地电阻、绕击导线位置对耐雷水平的影响。仿真计算结果表明,安装线路避雷器﹑减小杆塔的接地电阻可有效提高35kV配电线路的耐雷水平。对于35kV有避雷线配电线路,加装线路避雷器后可显著降低其发生绕击闪络的概率。     

10 kV配电变压器雷电过电压及其防治方法研究

10 kV台区配电变压器是配电网最重要的设备之一,但在多雷区时常发生雷击损坏故障。根据台区典型设计和现场勘查结果,建立了雷电直击导线和雷电感应下的电磁暂态仿真模型,分析了配电变压器高压侧绝缘的雷电过电压,结果如下:雷电直击导线后,变压器绝缘承受的电压为避雷器残压和接地引下线电压之和,过电压幅值极易超过标准雷电耐受电压75 kV;雷电感应的能量较小,过电压幅值超过标准雷电耐受电压的概率非常小。同时,研究了加装避雷线对雷电直击过电压的防治效果,发现避雷线可大幅降低过电压幅值,若在此基础上缩短避雷器横担至变压器支架的电气距离,可大大降低变压器损坏概率。     

某油井雷击灾害调查分析及防护措施探讨

通过现场雷击灾害调查和采集雷灾现场储油罐变形处的剩磁、接地电阻等相关数据,分析了油井设施雷击灾害原因。计算出储油罐变形处的直击雷过电压高达2 100 kV、10 kV变压器感应过电压为180 kV、1 140 V电机上的过电压为20.8 kV、电视机的过电压达到4 014 V都超过了相关设备的耐压值。然后根据理论分析的结论探讨了油井储油罐、采油机、电机、变压器的直击雷防护措施,建议采取在变压器高压侧装设额定电压为15 kV的氧化锌避雷器,在后续输电线路的第1级采用8/20μs波形、通流量大于80 kA的浪涌保护器、第2级采用8/20μs波形通流量40 kA且残压小于设备耐压值的浪涌保护器的过电压保护措施。     

配电变压器雷击建模及雷电防护

配电变压器(简称配变)作为配网的重要组成部分,绝缘水平低,易遭受雷电过电压的侵害,其安全运行对配电网稳定性及可靠性具有十分重要的意义。采用散射参数测量法,测量配变散射参数并经数据处理获得配变的阻抗幅频特性,经电路拟合构建了适用于雷击情况的配变宽频模型,并经基于模拟退火法的粒子群算法对等效电路参数进行优化,实测结果表明配变实际输出响应与文中宽频模型仿真结果吻合度较高。基于该宽频模型分析了冲击电晕对配变过电压传播的影响以及配变防雷保护措施,结果表明冲击电晕显著减小配变过电压幅值,配变低压侧加装避雷器对其防雷作用明显。     

基于避雷器尾端电流监测的电力系统过电压反演

避雷器是电力系统进行过电压防治的主要设备,现有避雷器监测装置可以实现电流电压的实时监测,但缺少进一步的数据分析功能,且大多数在线监测设备使用电压互感器在线监测过电压,对一次设备性能存在一定影响。文中设计了一种基于避雷器尾端电流监测来进行过电压分析的装置,该装置利用电流互感器进行宽频尾端电流采集,并利用所设计的内置高频采样芯片及智能程序的现地边缘计算单元对采集结果进行首端电压的智能反演,实现对过电压过程的数据分析,为过电压防治提供依据。     

基于ATP-EMTP的变电站二次系统雷电过电压仿真

笔者采用ATP暂态仿真软件,对典型变电站各级防雷保护情况建模,计算了传递到变电站二次系统的雷电过电压。提出了在进线段安装保护间隙、变压器高低压侧同时安装避雷器、低压电源系统完善三级防雷的配电系统的各级防雷措施,并对其配合情况进行了仿真。该模型对防雷保护元器件的选取、各级防雷配合提供了计算机辅助依据,对变电站各级防雷保护的绝缘配合具有一定的指导意义。     

可调间隙防雷装置在35kV变电站防雷中的应用研究

针对广西某地区35 kV变电站的雷害事故,通过对变电站进线段采用的绝缘子进行U50%冲击闪络电压试验和现场调研,发现该地区变电站绝缘配合存在重大问题,线路绝缘水平过高,加之山区土壤电阻率高,导致雷电侵入波在线路上得不到充分的衰减,雷电能量缺乏泄放通道,致使35 kV主变雷击损害事故频有发生。为了解决该地区变电站的雷击问题,提出了在其进线段上加装并联可调间隙防雷装置和站内采用避雷器保护相结合的方案,着重分析了可调间隙防雷装置与绝缘子串绝缘配合方法及设计原则,基于上述思想进行理论计算和试验的方法,设计出适合本地区的可调间隙防雷装置间隙距离,最后利用电力系统电磁暂态程序ATP-EMTP模拟仿真。结果表明采用并联可调间隙防雷保护装置的可行性和有效性,同时针对间隙容易产生截波而且截波影响比较大的情况,采用变压器进线串接电抗器的方式,对截波过电压的影响有很好的抑制作用。     

110kV和220kV变压器中性点雷电过电压仿真与分析

为了更好地对110 kV和220 kV变压器中性点保护的绝缘配合进行参数整定,得到中性点处的实际过电压情况,文中考虑了入侵变电所的雷电波幅值和陡度受到变电所进线段保护时的限制作用,建立了变压器在雷电过电压下的绕组仿真模型,并通过ATP-EMTP软件对变压器中性点受到线路上的入侵雷电波作用时的实际过电压情况进行仿真,结果表明:无论变压器中性点处是否接有避雷器,其实际过电压波形与用作中性点处整定参考的标准雷电波的波形有很大差异,这也是导致中性点处避雷器和间隙绝缘配合失调的主要原因之一。     

风电机组箱式变压器低压侧雷电过电压仿真

针对某高山风电场风机塔顶遭受雷击,造成风电机组塔外箱式变压器（简称箱变）损坏事故,分析了箱变低压侧雷电过电压产生的机理,根据风机-箱变系统防雷配置情况,建立了ATP-EMTP仿真模型。利用该模型计算了电涌保护器（surge protective device,SPD）接入时和脱开后箱变低压侧的电压,并分析了雷电流波形、幅值及接地网冲击接地电阻对箱变低压侧电压的影响,同时计算了低压侧短路后的工频续流。计算结果表明,SPD脱开后低压侧电压超过了箱变的冲击耐压值（12 kV）,低压侧工频续流为4.50～8.75 kA。由于开关型SPD无法切断工频续流,提出将其更换为无续流的氧化锌避雷器,推荐避雷器型号为YH10W-0.8/3.0,并通过仿真计算进行了防雷效果验证。     

750kVGIS变电站雷电侵入波过电压的研究

为使模拟计算结果更接近实际,需要研究雷电侵入波过电压计算模型的误差及影响因素,基于输电线路的伏库特性,用简单的电路模型模拟输电线路电晕特性,建立了集中电感、单波阻和多波阻3种杆塔模型;研究了电晕效应对雷电过电压及杆塔模型对变电站雷电侵入波过电压计算结果的影响。利用EMTP计算雷击塔顶和绕击输电线路2种雷击方式下750kVGIS变电站内断路器、电流互感器及变压器等设备雷电侵入波过电压的结果表明,冲击电晕使雷电侵入波产生很大的衰减和变形,和不考虑电晕所得过电压幅值相差约5%;3种杆塔模型算得的结果相差近10%;GIS出线方式等其它因素对过电压值也有较大的影响。     

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