避雷线绝缘架设对变电站地网分流系数影响的研究

地网分流系数反映了变电站接地系统对短路电流的分流能力,变电站地网分流系数的合理选择是变电站接地安全设计的基础。变电站内发生短路故障时,短路电流主要通过变电站地网和避雷线-杆塔接地系统分流,融冰避雷线绝缘架设后,输电线路杆塔无法参与到短路电流的分配,从而影响变电站地网分流系数,因此有必要针对避雷线绝缘架设后地网分流系数进行研究。本文利用ATP-EMTP建立避雷线绝缘架设前后变电站短路仿真模型,分析了避雷线绝缘架设前后地网接地电阻、杆塔接地电阻、进出线回路数、避雷线型号对地网分流系数的影响,同时提出了降低地网分流系数的方法。研究结果表明,避雷线绝缘架设后地网分流系数增加10%~40%左右,避雷线绝缘架设前后地网分流系数与地网接地电阻、杆塔接地电阻、进出线回路、避雷线型号相关,并且二者的变化趋势并不相同。避雷线绝缘架设后,在变电站出口处6~8基杆塔处设置临时接地点,地网分流系数可以有效降低18%左右。     

超高压输电线路融冰绝缘地线单相短路电流分析

对于重覆冰架空线路,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影响短路电流在杆塔和地线中的分配。地线短路电流的准确计算对分析跨步电压和地网安全有重要意义。以实际全线绝缘地线为研究对象,详述融冰绝缘地线架设方式,利用ATP-EMTP仿真软件建立全线绝缘地线输电线路模型。研究了超高压融冰地线接线系统在不同单相短路状况下的短路电流分布特征,并与未绝缘化地线相比较。研究结果表明:单相短路地线感应电压将引起融冰绝缘地线间隙击穿,融冰绝缘地线架设改变了短路电流通道回路;绝缘架设后流回变电站地网短路电流变化不大,不会对地网安全造成影响;在短路点杆塔入地电流值升高最大,需特别考虑其跨步电压问题。     

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。     

地线融冰绝缘架设对线路工频短路电流分流影响仿真

为解决输电线路覆冰问题,直流融冰技术在电网得到了广泛的应用。要在避雷线上加融冰电流,避雷线必须采用较大间隙进行绝缘化架设,这将改变输电线路网络结构,对短路电流的分配产生影响。本文以500 k V超高压线路避雷线绝缘化为例,试验分析避雷线绝缘子的电气性能;利用ATP-EMTP仿真软件建立仿真模型,对比仿真分析全线绝缘避雷线和直接接地避雷线工频短路电流分流情况,分析了杆塔接地电阻、杆塔档距、避雷线型号对避雷线分流系数的影响。这将会为满足融冰需要进行地线绝缘化改造和设计提供一定的理论支持和参考。     

超高压交流输电线路融冰避雷线绝缘架设对杆塔接地安全的影响

融冰避雷线绝缘架设方式会对短路电流的分配路径造成影响,进而影响到杆塔接地安全性能。为确保杆塔接地安全,建立了全线绝缘避雷线输电线路短路模型,探讨了避雷线绝缘间隙击穿与短路电流的关系,分析了融冰绝缘避雷线杆塔入地电流,研究了架设绝缘避雷线后对杆塔接地安全的影响。结果表明,架设绝缘避雷线后杆塔入地电流主要由绝缘间隙击穿情况决定;绝缘避雷线间隙发生临界击穿时,将会产生很大的杆塔入地电流,杆塔接地安全受到严重威胁。避雷线直接接地时,杆塔接地装置的安全性能基本满足规程要求;而架设绝缘避雷线后,杆塔接地装置的安全性不能满足规程要求。因此架设绝缘避雷线将严重影响到杆塔的接地安全。     

超高压交流输电线路融冰避雷线绝缘架设对杆塔接地安全的影响EI北大核心CSCD

融冰避雷线绝缘架设方式会对短路电流的分配路径造成影响,进而影响到杆塔接地安全性能。为确保杆塔接地安全,建立了全线绝缘避雷线输电线路短路模型,探讨了避雷线绝缘间隙击穿与短路电流的关系,分析了融冰绝缘避雷线杆塔入地电流,研究了架设绝缘避雷线后对杆塔接地安全的影响。结果表明,架设绝缘避雷线后杆塔入地电流主要由绝缘间隙击穿情况决定;绝缘避雷线间隙发生临界击穿时,将会产生很大的杆塔入地电流,杆塔接地安全受到严重威胁。避雷线直接接地时,杆塔接地装置的安全性能基本满足规程要求;而架设绝缘避雷线后,杆塔接地装置的安全性不能满足规程要求。因此架设绝缘避雷线将严重影响到杆塔的接地安全。     

500 kV输电线路绝缘地线雷电流分布

对于重覆冰区域的输电线路来说,地线覆冰会严重威胁到线路的安全运行。采用绝缘地线直流融冰的方式是解决架空地线覆冰问题的方法之一。当输电线路发生雷击事故时,直流融冰采用的绝缘地线与杆塔之间的雷电流分布情况决定了杆塔的塔顶电位,影响着杆塔的耐雷水平与线路防雷接地的保护。利用电磁暂态软件EMTP,对杆塔和绝缘地线中的雷电流分布进行了计算分析。计算结果表明,在500 kV输电线路中,雷电流主要通过杆塔流入大地,雷电流的幅值、杆塔档距、接地电阻的大小、地线结构、直径以及地线接地方式等对绝缘地线和杆塔分流情况有重要的影响。计算结果可为绝缘地线分流系数和杆塔分流系数的研究提供重要的参考价值,并有利于指导输电线路的优化设计。     

季节性冻土地区变电站地网入地故障电流分析及其限制措施研究

季节性冻土地区,冬季土壤冻结后,其电阻率急剧增加,不仅导致接地电阻上升数倍,同时会引起变电站内部短路时流入地网的故障电流发生变化。文中研究了季节性冻土地区土壤冻结深度对地网分流系数的影响规律。首先建立了季节性冻土地区的土壤结构模型,根据土壤的冻结规律,改变土壤的结构与电阻率,仿真得到了不同情况下变电站地网入地短路电流的分配规律。研究发现:由于杆塔的接地体埋深要小于地网的埋深,杆塔接地装置受冻土影响更大,导致变电站分流系数急剧增加,甚至超过50%,使得原有地网设计无法满足安全标准;仅对地网增设垂直接地极降阻会导致其分流系数的增大,变电站进出线路的临近6～7基杆塔的接地是影响变电站分流的主要因素,因此可以通过对其增设垂直接地极或加大埋深的方式来降低地网分流系数,通过该方法可以提高季节性冻土地区地网的安全性能。     

福州特高压变电站短路电流分流系数计算与分析

变电站内发生短路故障时真正引起危害的是入地故障电流,而不是短路故障电流。分流系数表征了接地网或架空地线对故障电流的分流能力,可用于分析短路电流的分布情况。研究了变电站站内故障时短路电流的分流机制,提出了适用于工程实际的分流系数定义,重点介绍了分流系数的数值计算方法。在此基础上计算了福州特高压变电站的分流系数与短路入地电流,并分析了分流系数的各种影响因素。分析结果表明:地线分流系数随着变电站接地电阻的增大而增大,随着杆塔接地电阻的增大而减小;500 kV侧和1 000 kV侧短路时地线分流系数差别较小;随着变电站接地电阻的增大,最大入地电流减小,接地电压增大。     

变电站内短路情况下架空地线分流系数的图论计算方法

架空地线分流系数是确定变电站接地电阻目标值的基础数据,提出了基于图论的多电源供电变电站站内接地短路时架空地线分流系数的计算方法。通过分析变电站内短路时影响架空地线分流的因素,给出了电路模型,用基于图论方法的戴维宁、诺顿等效原理和节点电压法推导出了计算架空地线分流系数的公式。与引用的一个算例进行了数据对比,证明了等值电路模型计算方法的正确性。通过计算实例反映出了架空地线分流系数随故障变电站内接地电阻的增大而增大,随线路杆塔接地电阻的增大而减小,线路前15基左右的架空地线–杆塔系统对架空地线分流系数起决定性影响。     

基于电磁暂态程序的架空地线分流系数的计算

为了准确计算变电站接地网接地短路电流和架空地线的分流系数,以某500 kV输电系统为例,采用电磁暂态程序(the alternative transient program-electormagnetic transient program,ATP/EMTP)对系统中各主要元件进行建模,计算变电站内、外发生单相接地故障时短路电流的分布和架空地线的分流系数,分析变电站接地网接地电阻、杆塔接地电阻、地线型号、线路长度、变电站外短路位置等对其接地短路电流和地线分流系数的影响,得出接地网电阻、杆塔接地电阻增大,出线回路数减少时,接地短路电流增大,架空地线的分流系数减小的结论。     

变电站内短路电流分流系数实测和分析

变电站内发生单相短路接地故障后,真正引发安全问题的是入地电流部分,而不是总的短路故障电流。入地电流部分所占比重越大,其引发的安全问题也更严重。分流系数表征了接地网或架空地线对故障电流的分流能力,可以用于分析短路电流的分布情况。对某变电站内的单相短路接地故障电流的分布情况进行了现场实测,并与模拟计算结果进行了对比。实测与模拟计算结果相一致,地线分流系数较大。模拟计算可以用于分析变电站内发生短路故障时的地线分流系数,为工程实际提供参考,应用该算法分析了影响地线分流系数的主要因素和影响规律。结果表明,当变电站接地电阻较大或出线数量较少时,地线分流系数较大。     

地线绝缘化对超高压线路耐雷性能研究

直流融冰是解决架空输电线路导线覆冰的有效措施,地线绝缘化是地线能够进行直流融冰的前提条件。以500 kV超高压线路地线绝缘化为例,利用EMTP仿真软件对地线间隙击穿与雷电流幅值的相关性进行了分析,得出绝缘化地线对超高压输电线路耐雷性能影响不大的结论。这对于运行全线绝缘化地线,防止输电线路雷击闪络、杆塔分流系数、故障塔电位上升及电力网络经济和合理设计等研究具有一定的参考价值。     

季节性冻土对变电站接地系统分流系数的影响

季节冻土将改变土壤模型,导致杆塔接地电阻和变电站接地电阻的变化,从而导致最大入地电流随季节变化。文章采用数值计算方法分析了存在季节冻土时变电站接地系统埋设深度、杆塔接地装置埋深、垂直接地极、局部冻土、变电站进出线回数等因素对变电站分流系数的影响。分析结果表明:存在季节冻土层时,如果冻土层的厚度超过接地网的埋深,将使最大入地短路电流增加;变电站进出线为10回时,变电站分流系数大约增加30%;接地网增加垂直接地极能够减轻季节冻土对分流系数的影响。     

含电缆出线变电站内短路电流分流系数仿真分析

变电站内发生短路故障时,真正会对变电站造成危害的是通过变电站地网入地的电流,因此研究短路电流的分流系数有重要意义。电力电缆结构与架空线不同,二者的分流系数存在较大的差别。基于PSCAD软件,仿真计算了含电缆出线的变电站发生短路的地网分流系数,探讨了电缆长度、交叉互联等因素对分流系数的影响。计算结果表明,当变电站出线为电缆线路时,发生短路时地网分流系数远小于架空线路,减小了对变电站地网的分流要求,但同时也会导致短路电流增大,两者应当综合考虑。     

典型500kV地线绝缘化线路耐雷性能及改造方案研究

云南省昭通地区冬季冰雪灾害较为严重,输电线路覆冰现象随之同样较为严重。为此,云南电网公司采用直流融冰技术,将架空地线与杆塔之间通过地线绝缘子进行地线绝缘来保证直流融冰的实现。但是,地线绝缘化后,由于地线保护角以及线路与杆塔的电气性能发生了变化,会导致输电线路的耐雷性能发生不确定性的变化,需要针对这种变化提出新的防雷改造方案。分析500 k V线路地线绝缘化前后反击、绕击耐雷性能的变化情况,并针对云南电网公司昭通供电局某典型500 k V地线绝缘化线路进行线路参数收集、雷击闪络风险评估等工作,进而提出相应的防雷改造方案。     

避雷线绝缘架设对杆塔雷电流分配的影响

建立了避雷线全线绝缘架设的输电线路雷击模型,研究了雷电流幅值、杆塔接地电阻和杆塔档距对杆塔处雷电流分配特性的影响规律。研究结果发现:雷电流较小的情况下,雷电流分配主要受避雷线绝缘间隙击穿个数的影响;如雷电流幅值为1 k A时,避雷线绝缘架设和直接接地时的分流系数最大差别为9%;雷电流幅值大于20 k A,击穿间隙个数等于或大于5个时,雷电流分配不再受避雷线绝缘架设的影响,而是主要受杆塔接地电阻的影响。因此计算线路的耐雷水平时不需要考虑避雷线绝缘架设的影响。     

避雷线分流对杆塔接地电阻测量的影响

采用电流-电压三极法测量架空线路杆塔的工频接地电阻时,架空避雷线对注入杆塔地网的测量电流具有分流作用,从而影响接地电阻的测量精度。建立了架空避雷线对注入杆塔地网的测量电流的分流模型,分析了避雷线分流的程度和影响分流效果的因素及其影响规律。结果表明：（1）避雷线分流所占比重可以达到60%以上,当测量杆塔接地电阻较大、非测量杆塔接地电阻较小、测量杆塔为变电站出线上的前2座杆塔时,避雷线分流效果更明显;（2）仅考虑分流电流大小对杆塔接地电阻测量的影响是不够的,忽略分流电流与测量电流的相角差同样会造成较大的测量误差,导致接地电阻的测量值偏高。     

变电站内短路时架空地线分流系数的计算方法

变电站内短路时架空地线分流系数是确定变电站接地电阻目标值的基础数据.通过分析变电站内短路时架空地线分流的电路模型,提出一种利用回路电流法计算单条线路的架空地线分流系数的方法,并将其推广到所有线路分流系数的计算.与现场实测数据的对比结果证明了所提方法的准确性.     

光纤复合架空地线直流融冰绝缘化改造对地线绝缘子与并联放电间隙的电气要求

为满足光纤复合架空地线(OPGW)直流融冰的需要,同时解决环流损耗和易遭雷击断股等问题,须将OPGW接地方式由目前常用的逐塔接地改造为分段或全线绝缘、单点接地方式;OPGW经地线绝缘子及其并联放电间隙与杆塔相连。为此,提出了OPGW直流融冰绝缘化改造对并联放电间隙的电气要求,分别对正常运行时、地线直流融冰条件下和雷击情况下的并联放电间隙电气性能进行了详细的计算分析和试验研究。结果表明:并联放电间隙距离选择应满足感应电压和直流融冰电压的耐受要求,还应保证并联放电间隙在雷电过电压下可靠击穿;要满足工频感应电压的耐受要求,间隙距离可取20~100 mm;要满足直流融冰电压为-20 k V×(1±10%)的耐受要求,间隙距离应大于60 mm;考虑到间隙放电的分散性,间隙距离宜适当增大,推荐值为70~80 mm;70~80 mm间隙距离的雷电冲击放电电压一般不大于100 k V,线路遭受雷击时,地线绝缘子与并联放电间隙所承受的电压至少为885 k V,甚至高达数MV,并联放电间隙能可靠击穿,从而确保地线绝缘子的运行安全性。该研究结果可为OPGW直流融冰绝缘化改造提供理论支撑和数据支持。