石化企业电网雷击分析及对策

燕山石化电网35kV、110kV、220kV全部采用架空线路，构成电力线路主干网，大部分线路处于丘陵地区。近几年来雷电活动十分频繁，特别是35kV、110kV架空线路每年多次遭受雷击，造成线路跳闸，直接影响炼化装置生产。对2000～2003年来雷击事故进行了统计分析，在传统避雷线、杆塔接地装置防雷设施基础上，采用ATP（Ahernative Transients Program）软件对安装线路氧化锌避雷器进行仿真计算，依据仿真结果，确定了在架空线路易击段、易击杆塔、特殊地形地貌杆塔安装线路型氧化锌避雷器方案，并从2004年7月至2005年5月在35kV、110kV架空线路上安装了线路型氧化锌避雷器。实践证明，有效加强了线路防反击雷和绕击雷能力，使电网耐雷水平得到了提高。     

500 kV线路进线段高绝缘对变电站雷电侵入波防护的影响

针对目前500 kV同塔双回线路普遍采用平衡高绝缘设计现状,从反击雷电侵入波和绕击雷电侵入波两个方面分析了500 kV进线段提高绝缘后对变电站绝缘的影响,研究表明:线路提高绝缘对反击雷电流和最大绕击雷电流的幅值没有影响,不会给站内设备带来额外的损害。     

云广±800kV直流输电线路雷电过电压的研究

云广±800 kV直流输电线路途径地区山脉起伏、地形复杂、雷电活动频繁,线路防雷面临严峻的考验。结合云广线路的工程实际,采用ATP-EMTP数值模拟软件,对该线路的反击和绕击耐雷水平进行研究,并根据《过电压保护规程》和修正的电几何法计算反击和绕击的闪络率,为线路运行和以后工程设计提供参考。     

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。     

500kV GIS水电站雷电侵入波计算方法及风险评估

针对雷电波沿着输电线路侵入水电站,对电站GIS设备绝缘造成很大威胁的问题,分别建立了进线段的六级杆塔模型及对应架空线路模型,计算了不同坝顶门型构架冲击的接地电阻。并利用仿真软件ATPEMTP计算了不同电站运行方式、不同雷击点及不同门型构架模型时的雷电侵入波过电压。结果表明,在线路侧和主变侧分别配有一组避雷器时,电气设备最大雷电侵入波过电压符合绝缘裕度的要求,说明该水电站的防雷保护具有较高的可靠性。     

海上风电场海底高压电缆电磁暂态过程的仿真分析

为了能更好地确定海上风电场海底高压电缆的选型要求,使用PSCAD／EMTDC软件建立相应的海上风电场仿真计算模型。针对海上风电场工频过电压、操作过电压和雷电过电压这3种电磁暂态过程的不同特点,进行仿真,并且考虑了不同的系统条件下上述3种过电压对电缆绝缘的影响。在操作过电压中,重点研究了合闸电阻对过电压的影响;而在雷电过电压中重点研究的是架空线路受雷电侵入波的过电压。仿真结果表明,海底电缆各层的结构参数对海底电缆的电磁暂态有着不同程度的影响,其中导体层、绝缘层、HDPE层对海底电缆的电磁暂态影响尤为明显。另外,海底高压电缆的护套层材料和主绝缘层材料也对电磁暂态有影响。     

220／110kV混压同塔四回输电线路耐雷性能研究

为评估220／110kV混压同塔四回输电线路的耐雷性能,采用改进电气几何模型（EGM）与电磁暂态程序（EMTP／ATP）计算了其绕、反击跳闸率,并分析了地面倾角、地线保护角、杆塔呼称高度、接地电阻、架设耦合地线等因素的影响。计算结果表明,混压同塔四回路220kV线路绕击相对严重,110kV线路反击相对严重。最后,提出了改善线路雷电性能的措施,建议在实际工程中防绕击采用负保护角（〈-5°）和安装侧向避雷针,防反击采用降低杆塔接地电阻（≤5Ω）和架设耦合地线。     

750 kV同塔双回交流输变电工程防雷保护研究

研究了750 kV线路雷电性能及750 kV变电所和开关站雷电侵入波过电压,指出造成750 kV线路雷击跳闸的主要原因是绕击。建议增加地线间距和提高绝缘子串绝缘水平以减小跳闸率。通过对兰州东变电所雷电侵入波的计算分析和变电所的特点,提出2种相应的MOA布置方案,并验证了绝缘选择的安全裕度,得出2种方案均可以满足防雷要求。     

避雷器安装方案对线路耐雷性能的影响研究

雷击跳闸是输电线路总故障跳闸的主要原因,安装线路避雷器是防止线路雷击跳闸的有效措施。为降低线路雷击跳闸率,提高线路安全性,利用电磁暂态计算程序(ATP-EMTP),采用绝缘子串和空气间隙先导法、修正电气几何法对一条500 kV单回线路未加装线路避雷器时的反击性能和绕击性能进行了仿真建模计算,对影响因素进行了分析,提出了避雷器的安装原则,对不同安装方案进行了对比研究。研究表明,线路避雷器可以有效提升线路的防雷性能,对水平布置的单回线路,防止反击时避雷器应重点安装在较高呼高、冲击接地电阻较大的杆塔两边相导线上,防止绕击时应重点安装在较高呼高、较大地面倾角时的下坡侧边相导线上。研究成果有助于指导线路避雷器安装的选点和设计工作。     

山区送电线路防雷保护措施的探讨

探讨了山区送电线路雷电“绕击”事故发生的地理、地貌和气象特征,以及山区送电线路在防止“反击”及“绕击”事故方面存在的不足,提出了“侧向避雷针”防止绕击的防雷保护新措施,以及降低杆塔接地电阻防止“反击”事故、采用线路避雷器等山区送电线路防雷的综合技术措施.     

±800 kV极导线与接地极线共塔线路耐雷性能及双极闭锁反事故措施分析

[目的] 为了节约输电线路走廊,在广州、深圳等高度城市化地区需将±800 kV极导线和接地极线共塔架设。共塔架设线路存在发生由雷击引起双极闭锁事故的风险,但是国内对此却鲜有研究。 [方法] 首先分析了雷击共塔线路引起双极闭锁的物理过程,然后以某工程为例,采用ATP-EMTP电磁暂态仿真程序和电气几何模型计算了共塔线路的反击和绕击雷击闪络率,最后讨论了几种降低双极闭锁概率的措施。 [结果] 研究表明：极导线和接地极线共塔架设后,极导线的反击和绕击闪络率均低于独立架设线路;在接地极线上加装线路避雷器,将接地极线铁塔横担更换为复合横担,增加接地极线绝缘配置等措施均能有效降低共塔线路的双极闭锁概率。通过技术经济比较,案例工程推荐采用提高接地极线路绝缘配置的反事故措施,建议配置15片170 mm结构高度绝缘子。 [结论] 研究结果对于处于拥挤地带的特高压直流线路设计提供一定的技术支持。     

高耸建筑群对附近10 kV架空线路雷击跳闸率的影响

针对高耸建筑群的存在会降低周边10kV架空线路雷击跳闸率的问题,根据线路雷击跳闸率的计算公式分析了建筑物的存在对附近10kV架空线路雷击跳闸率的影响,并结合电气几何模型的击距理论分析了引入高耸建筑物后导线暴露弧与大地暴露弧交点的变化及建筑物相对介电常数、高度、距离、面积对雷电先导阶段导线附近电场、感应过电压和感应雷跳闸率变化的影响,为城区10kV架空线路防雷水平的评估提供一条新途径。     

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.     

架空输电线路绕击与反击仿真分析及辨识

针对架空输电线路事故中绕击、反击的辨识十分困难问题,根据架空输电线路绕、反击特点,采用电力系统电磁暂态仿真软件ATPDraw构建了输电线路、杆塔、绝缘子等仿真模型,对某220 kV单回输电线路雷击与非雷击故障及绕、反击暂态过程进行了仿真,分析了不同情况下故障暂态电流极性、幅值、陡度的特征差异,并基于不同情况下导线和避雷线上故障暂态电流波形的参数提出了相应的实时监测方案。结果表明,该方案可实现对输电线路雷击过程中绕、反击的辨识。     

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.。     

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。