基于110kV长距离电缆线路的过电压研究

鉴于目前对线路过电压的研究大部分还停留在架空线路、短距离电缆线路、架空线路与电缆线路的混合线路,缺乏对长距离电缆线路过电压的分析,从多个因素出发,在EMTP电磁暂态仿真软件上搭建模型进行仿真计算。结果表明,在短距离时电缆线路不存在工频过电压,只需并联高压电抗器解决操作过电压问题,当线路较长时,需同时考虑工频过电压和操作过电压。     

500 kV海底电缆雷电过电压研究

依托南方主网与海南电网联网工程,运用ATP-EMTP电磁暂态分析软件,建立了500 kV架空线路与海底电缆线路的雷电侵入波仿真计算模型,采用修正后的电气几何模型法来计算最大绕击雷电流,采用先导发展法作为绝缘子串和空气间隙放电闪络判据,计算架空线路遭受绕击和反击时,无避雷器和有避雷器2种情况下海底电缆主绝缘上所承受的雷电过电压,据此校核海底电缆雷电冲击绝缘水平及避雷器配置的合理性。研究结果表明,合理配置避雷器大大降低了雷电过电压对海缆的影响,在架空线路遭受绕击和-250 kA雷电流反击时,海底电缆最大雷电过电压分别为-916 kV和-923 kV,海底电缆绝缘裕度和避雷器配置满足防雷要求。     

考虑谐波谐振和电压稳定的海上风电场无功优化配置方法

海上风电经长距离高压交流海底电缆接入电网,海底电缆容升效应显著,容易引起工频过电压,同时电力电子器件和线路电容引起的谐波谐振问题也严重影响着电网电能质量,因此进行海上风电场无功配置时应充分考虑过电压和谐波谐振问题。针对上述问题,建立了海上风电场谐波模型,对海上风电场的谐波模态阻抗进行扫描,继而分析海上风电场的谐振特性;然后研究了海上风电场无功特性,计算各种发电出力水平和并网点电压下的风电场无功缺额;接着以降低综合成本为目标,以静态电压稳定裕度、最小补偿容量、谐波谐振及过电压为约束,进行海上风电场无功优化配置;最后通过Matlab/Simulink仿真验证所提方法的有效性。     

军用电站雷电过电压影响因素及抑制方法

针对军用电站机动防雷的特点及目前军用电站雷电防护技术性能较低、针对性不强等问题,以典型低噪声军用电站机动防雷为研究对象,首先基于PSCAD/EMTDC电力系统仿真软件,建立了军用电站发电机、控制箱和电缆等雷电防护关键部件的电磁暂态模型,构建了军用电站雷击电磁暂态仿真系统;研究雷电过电压对军用电站雷电防护关键部件作用机理及影响规律;提出了军用电站雷电过电压防护的技术方法,在军用电站雷电过电压的防护主要是在市电/电源/信号线路加装浪涌保护器,针对其防护薄弱环节研制的雷电过电压防护装置可靠性、安全性高,解决防雷装置通用化的难题,从而提高军用电站的雷电过电压防护及全天候作战能力。     

海上风电集群电能组合输送方式研究

摘要： 江苏如东大规模海上风电场建设工程包括9个潮间带,各风电场分散布局,采用单一的输电方式不仅输电效率低,工程建设资金较高,而且海底电缆对海域资源的占用和施工期对海域环境的影响较大。文中依托江苏如东大规模海上风电场建设工程,研究分散布局的大规模海上风电场集群电能最优输送方式,深入研究了不同输电方式的特性及适用范围,提出了适合分散布局、离岸距离差距较大的大规模海上风电场的电能输送优化方案,并详细仿真研究了电能输送优化方案中的无功配置及过电压水平,提出了在海缆末端并联补偿度为60%~70%的电抗器,能够有效限制工频过电压;限制操作过电压的策略需要根据海上风电场的具体布置具体设计。     

35 kV电缆雷电过电压仿真与分析

介绍了由于雷害造成电缆击穿事故的实例。根据故障记录波形和电磁暂态仿真软件EMTP-ATP对事故成因和过程进行仿真分析。结果表明,对于进线具有电缆段的变电站,当电缆末端空载时,雷电过电压波会沿着架空线路传到电缆末端产生全反射,造成电缆电压过高,超过绝缘水平继而击穿接地发生事故。此类变电站应注意避免电缆末端开路的运行方式,并且考虑在进线端处加装避雷器等保护装置。该结论为变电站防雷设计提供了参考。     

大段长高压电缆护层保护器暂态特性分析与参数优化设计

大段长高压电缆在运行时会产生过高的护层感应电压,这对电缆护层保护器的过电压防护特性提出了更高要求,因此需要针对大段长电缆护层保护器暂态特性进行分析研究。基于PSCAD仿真软件,建立了典型220 kV高压电缆线路仿真模型,得出了在短路过电压和雷击过电压情况下,高压电缆长度对护层感应电压暂态特性的影响。通过绝缘配合与能量保护相结合的方式,得到了保护器参数取值范围及电缆线路短路电流与长度的适配曲线,提出了护层保护器参数优化设计的具体方法,并进行了试验测试。测试结果表明：当电缆线路出现短路故障时,随着电缆长度的增加,护层感应电压先线性增长,随后在保护器残压阈值的限制作用下逐渐趋于“饱和”状态,现有保护器能量吸收能力难以满足大段长电缆需求;改进后的护层保护器能量吸收能力显著提升,20 kA短路电流时允许的电缆长度大幅提高,满足大段长高压电缆线路安全运行的要求。     

110 kV电缆护层中操作过电压的暂态特性分析

teristic 摘要： 近年来在110 kV电缆线路中, 发生多起断路器合闸时电缆接头爆炸的事故。文中选取一发生典型接头击穿故障的电缆线路, 使用PSCAD建立了该电缆线路的电磁暂态仿真模型。由于该线路中间接头击穿故障发生在电缆充电后。因此文中仿真了空载合闸时的电磁暂态过程。首先计算了电缆线路各个接头处的线芯过电压, 由于空载线路电容效应, 各个接头处线芯过电压逐渐升高。应用傅里叶变换对过电压进行频率分析, 线芯过电压中包含较多的1~2 kHz的高频成分。其次对线路不同接头处的护层电压进行计算, 可得电压最大值出现在靠近线路首端的接头护层处。与线芯过电压相比, 空载合闸时的护层感应电压中含有大量的1~3 kHz、超过10 kHz的高频分量。最后改变护层交叉互联与单端接地的联结方式, 计算可得各处护层电压出现较大变化, 最大护层电压有所上升。改变2种护层联结方式的顺序后, 其对应的接头护层处电压的高频成分含量也出现变化。由于大量的高压单芯电缆护层采用混合联结方式, 因此文中的研究结果对优化电缆护层的配置方式具有指导意义。     

岩滩扩建工程500 kV变电站雷电侵入波过电压研究

500kV变电站一旦发生雷害事故,将直接影响整个电力系统的安全可靠运行,雷电侵入波沿线路传入变电站会引起站内电气设备出现过电压,严重威胁到设备的绝缘水平。为确保变电站内电气设备能在避雷器保护范围内安全运行,基于岩滩水电站扩建工程500kV变电站新的接线方式,建立了水电站设备数值模型,并采用电磁暂态分析程序ATP/EMTP对设备过电压进行了仿真计算。结果表明,岩滩水电站变电站进线段杆塔绝缘性强;500kV线路绕击侵入波是重点防范对象;工频电压对500kV变电站的雷电侵入波过电压影响显著。     

基于EMTP的500kV变电站典型过电压辨识研究

过电压辨识对变电站故障分析及改善变电站电气设备绝缘配合具有重要意义。为准确快速辨识出现在变电站的各类典型过电压,基于电磁暂态仿真软件EMTP,建立某实际500kV变电站过电压仿真模型,获取工频过电压、操作过电压、雷电过电压在内的七种典型过电压波形。通过小波多尺度分析方法提取过电压信号能量相对分布状态,结合过电压信号的谐波畸变率,提出过电压辨识特征。EMTP仿真分析结果表明该辨识特征可靠,有望提高过电压辨识的正确率。     

Analysis and suppression measures of lightning transient overvoltage in the signal cable of wind turbines

Lightning strikes are a major threat to the secure operation of wind turbines. When lightning strikes a wind turbine, the lightning current flows through the blade and the tower and then the induced overvoltage will damage sensors and signal cables. In this study, a comprehensive transient surge impedance model of a wind turbine was built to analyze the causes of the overvoltage in the signal cable. The model that studies the overvoltage caused by both capacitive coupling and electromagnetic induction included the blade, nacelle, tower, signal cable, power cable, and grounding system using π networks. The influences of the cable shielding layer, soil resistivity, and lightning current waveform on the overvoltage were also analyzed. Then, 2 overvoltage suppression measures, ie, grounding at 2 ends of the outer shielding layer and installation of a surge protective device, were tested. Results show that a signal cable with double shielding layers reduced the overvoltage in the signal cable, and higher soil resistivity resulted in increased voltage on the tower base. In addition, the peak and the front time of the lightning current significantly influenced the overvoltage on the tower and the cable. The effectiveness of the 2 suppression measures was also verified. The calculation results will provide guidance for a reasonable lightning protection design.     

10kV与35kV配电线路防雷技术比较

介绍了雷电过电压的分类,分析了10kV和35kV配电线路防雷技术的特点,提出了相应的防雷措施。实践应用的结果表明,10kV配电线路应重点考虑感应雷击过电压的防护,35kV配电线路则应同时考虑感应雷击和直击雷的防护。     

220kV海上风电场混合输电线路工频过电压研究

工频过电压是影响220kV海上风电场混合海缆输电线路安全的重要因素。以我国东部某典型的220kV近海风电场输电系统为例,基于ATP-EMTP对海上风电场系统及其送出的混合海缆输电线路进行建模,对混合线路的空载长线电容效应工频过电压进行了理论分析,分别仿真计算了不同海缆类型、海缆长度、海缆架空线比例下空载容升及单相接地三相断开的工频过电压。结果表明,同等截面下,三芯海缆时工频过电压整体较单芯海缆严重;随着海缆占比增大,混合海缆输电线路由于容升效应导致的工频过电压先增大后减小;对于装机容量为200MW的海上风电场,当海缆长度超过27km时,工频过电压将超过规定的1.3p.u.。     

特高压电网的过电压与绝缘配合

随着我国电力需求的快速增长,建设特高压电网已成为解决电网发展需求的必然选择。而限制特高压输电系统的过电压水平,合理选择绝缘水平是特高压输电工程建设的关键课题。从工频过电压、潜供电流、操作过电压、雷电过电压和绝缘配合这几方面全面分析了中国特高压交流电网的过电压与绝缘配合问题。分析认为,特高压交流输电在过电压及绝缘配合具有特殊性,但通过合理配置相关设备、优化线路和变电站设计可以满足要求,在技术上也是可行的。     

改进的暂态过电压监测与暂态分量提取方法

暂态过电压威胁着电网运行的稳定性、可靠性和电气设备绝缘安全,尤其是在交直流混联电网中交流电网产生的暂态过电压会对直流电网造成严重影响,监测暂态过电压有重要意义。针对带高频分量的暂态过电压难以监测的现状,介绍了一种基于常规电容式电压互感器(CVT)加装大电容单元,设计了500kV暂态电压监测装置,通过冲击电压试验验证了装置的响应性能及测量准确度,在将该装置实际挂网运行后,成功监测到电网中的暂态过电压波形;进而基于离散频谱的能量重心校正法提出了一种改进的暂态电压分量提取方法,通过雷电过电压波形仿真试验,对采集到的波形数据进行暂态分量提取,并对结果进行比较和分析,验证了改进后的方法更具实用性。     

架空输电线路过电压在线监测系统

现有的过电压在线监测装置主要是针对变电站内的电气设备进行设计的,然而架空输电线路上的过电压与变电站内的过电压,其波形和幅值差异较大。同时,现有的故障录波器受自身功能的限制,不能对快速变化的过电压进行数据采集。因此提出了一种架空输电线路过电压在线监测系统,并对该在线监测系统进行硬、软件设计,分析了各部分组成结构和工作原理,同时提出了软件设计思想和运行流程图。对该装置进行性能测试,结果表明该在线监测系统在工频和冲击电压下,传感器测量精度高,嵌入式监测装置数据采集和储存可靠,与地面工作站通讯良好。