应用高频磁环抑制GIS中特快速暂态过电压和雷电过电压仿真分析

GIS变电站内的隔离开关切合空载母线操作时,引起的特快速暂态过电压(VFTO)及输电线路雷击产生的雷电过电压对变电站内的电气设备特别是变压器构成威胁。采用在隔离开关与母线之间、变压器与避雷器之间安装高频磁环(并联阻尼电阻)的保护方法,并结合实例进行仿真分析,结果表明,安装高频磁环(并联阻尼电阻)能有效降低VFTO和雷电过电压的幅值和陡度。     

柔性直流输电工程金属回流电缆桥臂电抗器阀侧接地故障的研究

国内关于柔性直流工程的过压保护以及绝缘配合研究较少。依托厦门双极柔性直流输电工程,重点研究了金属回流电缆桥臂电抗器阀侧接地故障的暂态特性。通过PSCAD软件,搭建了中性母线设备的过电压仿真模型,计算了其快波前过电压。采用IGBT晶闸管过电流保护和CBN避雷器过电压保护策略,提出了有效的优化布置方案。结果表明:中性母线设备内绝缘过电压安全裕度配合系数宜取值1.15;中性母线设备雷电冲击耐受电压宜参照交流66 kV或者35 kV的设备。绝缘配合方案可为中性母线关键设备的选型、试验提供重要依据。     

采用复合避雷器保护交流铁道电力机车的雷电过电压

为了提高交流铁道电力机车运行的可靠性,采用ZnO避雷器进行过电压保护对安装在机车顶部的避雷器最严重的威胁莫过莫过于雷电过电压。当雷击杆塔塔导线时,配电系统可以视为一个涵盖馈线、承力吊索、接触线、保护线和铁轨多路导体所构成的网络。本文对实际运行情况下,避雷器通过的雷电冲击放电电流、吸收的雷电放电能量采用EMTP程序进行了分析,并对避雷器的保护效果进行了讨论。即使在十分恶劣的条件下,车顶避雷器也可以将机车内高压变压器初级的电位差抑制在150KV以下。     

带间隙线路避雷器雷电冲击绝缘配合特性极性效应研究

部分现行线路避雷器标准仅规定了正极性雷电冲击50%放电电压的上限值,但是在线路避雷器试验及检测过程中,发现负极性雷电冲击电压下线路避雷器与绝缘子串的绝缘配合裕度明显低于正极性,按正极性雷电冲击放电电压进行配置的线路避雷器,在遭遇负极性雷电时,可能出现保护裕度不足的问题。为验证这一现象,基于110kV线路避雷器和绝缘子串开展了大量的研究性试验,并在此基础上建立了放电过程仿真模型,得出线路避雷器的负极性雷电冲击50%放电电压和伏秒特性曲线均明显高于正极性,这种极性效应主要由线路避雷器串联间隙引起。     

客运专线牵引变电所雷电过电压保护方案研究

主要研究了客运专线220 kV牵引变电所进线侧和馈线侧雷电过电压保护方案,基于ATP-EMTP软件建立牵引变电所雷电过电压仿真模型,对各种避雷器设置方案进行了仿真分析。通过仿真分析选择了最佳的避雷器设置方案,即进线侧在跨条两侧和变压器前均设置一组避雷器,馈线侧在电缆与接触网连接处和GIS开关柜内均设置一组避雷器。     

柔性直流输电系统接地故障下过电压特性研究

柔性直流输电技术是一种新型的直流输电技术,它以采用全控型电力电子器件的电压源型换流器为核心构建直流输电工程,具有很好的应用前景。利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立两端柔性直流输电的仿真模型,针对其5种接地故障与雷电过电压下柔性直流输电系统中的过电压及过电流特性进行研究,研究结果表明雷电过电压与交流系统单相接地后断路器自动重合闸操作造成交流母线上的过电压比其它接地形式造成的过电压严重。基于上述分析,最后给出了避雷器的配置方案。     

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。     

500kV高性能避雷器的开发

<正> 此避雷器能使雷电和操作冲击过电压迅速对地放电,从而保护电力设备的绝缘。在常规电压下,长期运行及雷电和操作冲击过电压反复放电的情况下,初期,性能不会劣化。基于上述两点,制成了即使在发生内部闪络时充气绝缘罐也不会破坏的结构。这种避雷器在500     

一起换流站直流滤波器干式电抗器过电压损坏分析

±800 kV宜宾换流站极II直流滤波器场在2020年出现4次异响现象,视频监控显示干式电抗器区域发生放电,停电检修发现干式电抗器匝间绝缘损坏。根据雷电定位系统,直流输电线路通道在4次干式电抗器放电时刻均有落雷,直流母线、直流滤波器的故障录波显示电抗器放电时刻双极母线侵入雷电波,由此判定电抗器放电是由雷电诱发。用于保护干式电抗器的避雷器未见异常,干式电抗器两端承受的雷电过电压并未超过设计值。考虑到直流输电线路通道长且雷电活动频繁,判断干式电抗器匝间绝缘击穿应是由材料在频繁承受雷电过电压下发生劣化造成。     

电站避雷器配置方式对雷电动作负荷的影响

电力系统运行中,运行方式的改变、开关的操作或者雷电等扰动,都会形成过电压,对电气设备和电力系统的正常运行造成危害。避雷器具有优异的电气保护特性,常被用做变电站过电压的主保护,但是其保护效果受到其电气性能参数、配置方式的影响。以750 kV变电站为例,研究了电站用避雷器配置方式对雷电冲击下流过避雷器最大雷电流峰值和避雷器吸收能量的影响,即对避雷器动作负荷的影响。避雷器的标称放电电流越大,避雷器的额定电压越高,避雷器的保护水平相应降低,会影响对被保护设备的保护可靠性。     

±1100 kV特高压直流线路无间隙线路避雷器雷电防护适用性研究

为抑制操作过电压，昌吉-古泉±1 100 kV特高压直流输电线路在线路中部安装多对无间隙避雷器，但针对无间隙避雷器兼顾雷电防护适用性的研究较少。本研究基于EMTP-ATP建立了雷电过电压瞬态传播模型，计算了特高压直流线路的雷击闪络率，分析了避雷器对雷电过电压的抑制效果和保护范围。结果显示无间隙避雷器对雷电过电压幅值、波形存在抑制作用，安装避雷器后，线路绕、反击耐雷水平增加。未加装避雷器的邻近杆塔依旧可发生雷击闪络，避雷器只可保护加装级杆塔。本研究基于计算结果提出了无间隙线路避雷器的优化配置原则，建议在满足操作过电压抑制要求的前提下，适当调整避雷器至地面倾角大于15°的中、高雷区、接地电阻较大的杆塔上。     

1000kV GIS变电站雷电过电压保护计算

首先建立了计及雷电流陡度、冲击电晕、工频电压与连续先导影响的1 000 k V GIS变电站ATP-EMTP模型,在此基础上,对1 000 k V GIS变电站本期与终期的雷电反击引起的过电压进行仿真分析,发现本期工程的避雷器配置方案并不能满足终期过电压防护要求,为此,对终期工程,在本期设置基础上又配置了满足终期工程的方案:即在每一进线高抗处安装一组避雷器、每台变压器处安装一组避雷器、1母线首端46 m和末端74 m处分别加一组避雷器、2母线首端78 m和末端46 m处分别加一组避雷器。     

配电线路雷电感应过电压的避雷器防护分析

雷电感应过电压导致配电线路发生跳闸或故障的比例要远高于雷电直击,因此需要分析采用线路避雷器对配电线路感应过电压的防护效果。利用EMTP软件编程计算线路雷电感应过电压,分析安装线路避雷器对感应过电压的防护效果,讨论雷电流幅值和雷击点距线路距离、避雷器安装间距、接地电阻对避雷器抑制感应过电压效果的影响。分析结果表明:配电线路安装线路避雷器后能够在一定程度抑制雷电感应过电压;雷电流幅值越高、雷击点距线路近,避雷器抑制感应过电压的效果越弱;避雷器安装间距影响对感应过电压的防护效果,安装越密,线路感应过电压降低越明显。接地电阻对避雷器感应过电压防护影响非常大,过高的接地电阻会严重削弱避雷器对感应过电压的抑制效果,因此需要尽可能降低避雷器接地电阻。     

研究所可提供避雷器及阀片的全套检测装置

ICG系列冲击电流发生器是一种可以产生雷电冲击电流、长持续时间冲击电流、操作冲击电流及大电流并对试品进行自动检测的测试设备 ,主要适用于避雷器阀片进行冲击电流试验。发生源产生冲击电流 ,可供避雷器阀片、各种电器和电子设备进行抗瞬态过电压能力试验和限制电压特性测试等。 1 997年已开发研制出“避雷器阀片全自动检测生产线”。 1 999年又研制出“多种波形电流发生器”,可用于避雷器组装厂及试验站进行试验。IVG冲击电压发生器是一种能产生脉冲波的高压发生装置。它用于设备遭受大气过电压(雷击 )、操作过电压的绝缘性能的研究…     

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。     

线路故障下UPFC的响应及其保护的仿真研究

UPFC集多种控制功能于一体,更具灵活性。利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了两端柔性交流输电的仿真模型,研究了单相接地故障与感应雷过电压故障。结果表明:当单相接地时,UPFC会动作产生补偿电压;感应雷过电压时,送端母线、受端母线和变流器阀两端都会出现严重的过电压。基于上述分析,为了保护重要的电力设备,最后给出了避雷器的配置方案。     

500kV多雷区核电厂变电站雷电过电压仿真计算分析

雷电作为十大自然灾害之一,严重影响着电站的安全稳定运行,尤其是对于多雷区新投运的核电厂超高压变电站,有必要进行雷电侵入下设备节点过电压水平分析和绝缘校核。采用ATP-EMTP软件建立了500kV多雷区核电厂变电站的仿真模型,仿真计算了雷电波不同侵入方式、不同雷击点和变电站不同运行方式下站内关键设备上产生的雷电过电压,并进行了雷电冲击绝缘校核。结果表明:近区雷击时,雷击2号杆塔为最严重状态;在单变压器单母线单出线方式或单变压器单出线方式运行时,运行方式对变电站各设备过电压影响较小;在现有防护下,各关键设备能够耐受50年一遇的雷电冲击,并具有充足的保护裕度。     

考虑雷击过电压分布特性的特高压直流线路避雷器装设策略研究

避雷器是输电线路防雷保护的有效手段之一,特高压直流线路避雷器由于本体长度、荷载、安装难度等原因,一般采用杆塔立柱式及拉V式装设方案,为保障避雷器过电压保护可靠性,有必要对这两种方案下避雷器与绝缘子的绝缘配合关系进行研究。文中根据行波在导体上传播时的波过程,将直流特高压杆塔等效成多波阻抗模型,利用ATP-EMTP搭建雷击过电压仿真电路,分析了杆塔雷击过电压的分布特性。针对避雷器装设方案的保护性能,提出了一个保护裕度系数概念,经研究计算发现,这两种方案的避雷器保护裕度在相同线路绝缘水平和相同避雷器50%冲击放电电压情况下,采用杆塔立柱式避雷器装设方案的保护裕度最高,是特高压直流线路避雷器两种装设方案中的最优装设方案。     

发电机故障分析与避雷器的选择

某热电厂2号发电机遭受雷电过电压时,发生了击穿,造成了发电机跳闸损坏。分析表明是避雷器选型错误,即使用了额定电压为10.5kV,型号为YH5WZ-17.5/45的变电站专用避雷器,而正确选择应为YH5WD-13.5/31的电站型专用避雷器。阐明了选择发电机避雷器的原则:不论发电机输送的电力系统结构有多么复杂、情况有多么特殊、谐振过电压的发生机率有多高,必须根据发电机的额定电压,选择发电机专用的避雷器。     

±500kV昭通换流站中性母线避雷器故障原因分析及对策

2015年4月28日,±500 k V溪洛渡直流输电工程双回金属回线运行时因线路故障相继闭锁,其中牛从甲极1重启动成功,牛从乙极2重启动不成功,随后在对牛从乙极2解锁试送功率上升过程中,牛从乙接地极母线差动保护动作,牛从乙极2闭锁,检查发现送端昭通换流站牛从乙极2中性母线F4避雷器故障损坏。经分析,本次直流控制保护均正确动作,避雷器故障发生于牛从乙极2重启动过程中。结合故障电压波形和避雷器解体结果分析,得出本次中性母线避雷器故障原因是同塔双回直流系统连续故障期间中性母线避雷器长时承受过电压,且注入能量总和超出其设计能量耐受能力,最终导致电阻片发生热崩溃。拟在保证避雷器保护水平不超过现有设备绝缘水平的前提下,提高中性母线避雷器的参考电压,并合理调整配合电流,将过电压倍数由原来1.415倍降低为1.2倍,同时拟通过在各并联避雷器上加装高精度采样的避雷器动作电流及电压在线监测及录波装置,以实现对避雷器动作时的能量耐受情况以及并联避雷器的均流特性分析,及时发现设备隐患和异常。