三端柔性直流输电系统雷电侵入波过电压

雷电侵入波过电压是确定直流输电系统换流站设备绝缘水平的重要依据,利用PSCAD/EMTDC软件建立了±160 kV南澳三端柔性直流输电系统直流侧雷电侵入波仿真计算模型,利用电气几何模型法计算直流线路的最大绕击电流,采用相交法作为空气间隙闪络判据,计算直流线路遭受雷电绕击和反击后换流站内极母线设备以及连接电缆承受的电压应力,并校核各设备的雷电冲击绝缘水平,计算结果表明各设备的绝缘裕度满足要求.     

柔性直流换流站雷电侵入波过电压

为确定换流站直流场设备（包括电缆）的雷电绝缘水平,建立柔性直流工程换流站和各站直流进线段1~2 km输电线路电磁暂态仿真模型。根据线路电气结构参数确定输电线路绕击和反击电流值,雷电流采用双指数函数模型,杆塔塔头间隙闪络判据采用相交法,计算架空线路在雷电绕击和反击工况下换流站直流场设备和电缆雷电侵入波过电压。通过仿真计算,确定了换流站直流场设备和电缆雷电绝缘水平,同时计算表明,直流电抗器对雷电过电压有一定的抑制作用。     

特高压直流架空输电线路雷击仿真研究

特高压直流架空输电线路的防雷对系统的安全运行极为重要.本文运用ATP-EMTP建立特高压输电线路、杆塔、绝缘子串的伏秒特性等计算模型,对特高压直流输电线路三种形式的雷击过电压仿真计算.得出绕击的耐雷水平比雷击塔顶、雷击档距中央避雷线要低.并与500 kV直流输电线路的绕击耐雷水平相比较,提出应关注绕击的小雷电流有入侵换流站的可能性以及对设备绝缘存在的威胁.     

一种特高压交流输电线路冲击电晕的改进模型

在变电站设备雷电绝缘裕度设计中,忽略输电线路上冲击电晕引起的雷电侵入波的衰减畸变,使得电气设备雷电绝缘裕度的要求过严,加之冲击电晕对特高压输电线路绕击耐雷水平计算值也有很大影响,这都让特高压输电线路上冲击电晕效应的研究显得很有必要。笔者提出了一种既考虑避雷线上电晕和起晕导线间耦合作用,又考虑输电线路与大地间电晕电容分布特点的多导线冲击电晕模型,该模型更符合冲击电晕放电的实际情况。同时,建立了计及上述电晕模型的特高压交流线路的雷电绕击仿真电路。结果表明,冲击电晕会对线路上的波过程产生影响,使雷电过电压波的幅值和陡度发生衰减和波形,从而提高了线路绕击耐雷水平的计算值。     

750kV敞开式变电站雷电侵入波的防护

雷电波沿着输电线路侵入变电站,对变电站设备构成了很大的威胁。为此笔者将某750kV敞开式变电站和进线段结合起来,根据具体的雷击条件,将雷电流直接作用于雷击点,把输电线路、铁塔、变电站内的连接线、母线和电气设备作为一个网络整体来考虑。采用国际通用的电磁暂态计算程序(EMTP)对雷电侵入波过电压进行了计算,给出了不同运行方式下不同避雷器配置方案的变电站设备上的绕击和反击雷电过电压最大值并进行了分析,最后提出了避雷器的布置方案。结果表明,MOA可以抑制南雷电侵入波产生的过电压,从而能够有效保护变电站设备。     

基于柔性直流的±10kV配电网雷电侵入波过电压仿真

基于柔性直流的配电系统因方便新能源接入等各种优点而成为国内外的研究热点,过电压及防护是其重要研究方向之一。为此,针对某基于柔性直流的±10kV配电网开展了雷电侵入波过电压及防护措施研究。首先,依据±10kV配电网主接线形式分析换流器在雷电侵入波下高频模型的建模方法,并基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序建立交/直流侧雷电侵入波过电压仿真模型。其次,仿真分析了雷电流直击导线和雷击塔顶反击时换流器内各设备雷电过电压分布及影响因素,并对比分析杆塔侧加装L型避雷器对各设备雷电过电压的限制作用。仿真结果表明:交/直流侧不配置L型避雷器雷直击导线、反击塔顶时换流器承受最大雷电流幅值分别为50 k A/34 k A和28 k A/32 k A,而配置L型避雷器后交/直流侧承受最大雷电流幅值提高至75 k A。最后,根据交/直流侧雷电侵入波在各设备上形成的最大过电压,校核避雷器配置方案并确定关键设备的雷电冲击绝缘水平。计算结果表明:直流侧开关场设备、直流电抗器及交流侧联接变压器雷电冲击绝缘水平取为60kV,而直流侧母线上设备、直流侧联接变压器雷电冲击绝缘水平取为40kV。     

110 kV绝缘杆塔输电线路雷电侵入波过电压研究

为充分发挥复合材料杆塔效能,研究取消架空地线和接地引下线,形成全绝缘杆塔;考虑绝缘杆塔失去原有泄流路径,雷电过电压沿导线传播可能危害到变电站设备,在进线段采用铁塔以增加雷电侵入波的泄流。通过ATPEMTP仿真计算110kV复合材料绝缘杆塔和进线段铁塔的耐雷水平,研究雷电侵入波对进线段铁塔及变电站设备的影响和在铁塔安装避雷器的必要性。结果表明:不安装避雷器时,110kV绝缘杆塔线路段由幅值9kA的雷电流造成的过电压可导致进线段铁塔闪络,传播至变电站的过电压幅值约800kV;在进线段两端铁塔三相安装线路避雷器,可有效抑制雷电侵入波过电压,进线段铁塔可耐受40~45kA雷电流侵入波过电压,同时110kV变电站内过电压低于300kV,满足规程要求。     

±800kV直流系统过电压保护和绝缘配合研究

依托向家坝至南汇直流输电工程,研究了±800kV换流站交流侧工频过电压、交直流侧操作过电压和雷电过电压、直流线路操作和雷电过电压。重点分析了±800kV与±500kV在直流过电压和绝缘配合方面不同之处。给出了避雷器配置方式、参数的选择原则和方法,确定了换流站各避雷器的保护水平和配合电流及避雷器的能耗及能耗与直流侧的快速保护定值、延迟时间的配合。提出换流站绝缘配合裕度系数和主要设备绝缘水平要求及直流线路操作冲击和雷电冲击要求的最小空气间隙计算方法。     

特高压GIS变电站雷电过电压防护研究

为综合研究避雷器配置方案对特高压GIS变电站雷电侵入波防护的经济性以及可靠性的影响,通过将某1 000 kV特高压GIS变电站进线段和变电站视为一体化模型,考虑雷击点、雷击方式、地面倾角等因素,采用国际通用暂态程序ATP-EMTP对不同避雷器配置方案、不同运行方式下变电站主要设备上雷电侵入波过电压进行计算研究。仿真结果表明:进线侧高抗和互感器共用一组避雷器、主变安装一组避雷器可以满足设备绝缘裕度要求,但保护裕度较低,可通过进线段优化进一步提高保护裕度;由于架空线路与GIS波阻抗的不对等而形成的过电压波的复杂折反射问题,雷击引起主变处过电压超过高压套管处过电压;相同条件下绕击出现概率以及在主变上产生的过电压幅值相对反击均较高;绕击上相导线产生过电压更加危险。因此,建议后续研究重视绕击防护。研究结果可为该站避雷器配置方案提供重要依据,对后续新建特高压交流变电站雷电过电压防护具有重要指导意义。     

±800 kV直流系统过电压保护和绝缘配合研究

依托向家坝至南汇直流输电工程,研究了±800 kV换流站交流侧工频过电压、交直流侧操作过电压和雷电过电压、直流线路操作和雷电过电压.重点分析了±800 kV与±500 kV在直流过电压和绝缘配合方面不同之处.给出了避雷器配置方式、参数的选择原则和方法,确定了换流站各避雷器的保护水平和配合电流及避雷器的能耗以及能耗与直流侧的快速保护的定值、延迟时间的配合.提出换流站施缘配合裕度系数和主要设备绝缘水平要求以及直流线路操作冲击和雷电冲击要求的最小空气间隙计算方法.     

±800kV直流输电工程过电压保护与绝缘配合研究

结合我国±800kV高压直流输电工程的内过电压研究结果和交、直流避雷器的额定参数推荐值,对±800kV高压直流输电工程的绝缘配合进行分析研究,提出该工程交、直流设备的雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平的推荐值。对换流站的雷电过电压保护和直流线路的防雷保护进行研究,提出防雷保护的建议。     

某煤业集团西区变电站雷电入侵波过电压分析

雷电波沿线路侵入变电站会在站内设备上产生雷电过电压,对设备绝缘造成威胁,因此侵入波是变电站防雷的重点。本文建立了某煤业集团西区变电站的计算模型及参数,并确定了雷电通道波阻抗、雷电波形等相关参数,利用电磁暂态程序(EMTP)仿真计算了西区变电站的雷电入侵波过电压。结果表明雷击点距离变电站越远,在设备上出现的雷电过电压越低。因此,为了降低雷电入侵波过电压,可以延长进线段长度。     

±800kV直流系统过电压保护和绝缘配合研究

依托向家坝至南汇直流输电工程，研究了±800kV换流站交流侧工频过电压、交直流侧操作过电压和雷电过电压、直流线路操作和雷电过电压。重点分析了±800kV与±500kV在直流过电压和绝缘配合方面不同之处。给出了避雷器配置方式、参数的选择原则和方法，确定了换流站各避雷器的保护水平和配合电流及避雷器的能耗以及能耗与直流侧的快速保护的定值、延迟时间的配合。提出换流站施缘配合裕度系数和主要设备绝缘水平要求以及直流线路操作冲击和雷电冲击要求的最小空气间隙计算方法。     

混压输电线路耐雷性能研究

同塔混压输电在增大输电容量、节约线路走廊资源和减少建设成本方面具有巨大优越性和发展前景。近年来对于特高压与超高压同塔混合输电开展的前期研究发现,多回输电线路之间存在电磁耦合,影响输电线路的过电压水平。因此需对超、特高压混压输电线路的耐雷水平进行重新评估,以确保输电安全。文中以单回±800 kV与双回500 kV交直流同塔输电线路为研究对象,应用ATP-EMTP软件搭建线路分布式参数模型,并对雷电流、杆塔、波阻抗等分别建立仿真模型,分析了雷电反击与绕击时架空线路上产生的感应过电压特性。结果表明雷击杆塔时交流线路A相上的过电压值最大,应对该线路加强线路绝缘,并采取降低杆塔接地电阻的措施,可有效降低线路过电压,防止雷击塔顶引起的绝缘闪络。雷电绕击直流线路时,其正极导线过电压值最大。绕击交流线路时A相过电压最大。为通过合理架设避雷线、安装避雷针、增加避雷线的横担长度、减小保护角,以及做好正极导线与A相过电压防护等措施提供理论依据。     

±800kV浙西换流站直流场雷电侵入波过电压研究

雷电侵入直流换流站对系统的安全运行有重要影响。对溪洛渡—浙西±800 kV直流输电工程的浙西换流站直流侧的雷电侵入波进行了详细仿真计算分析,结果表明:计算设备最大对地电压时,选择直流负极设备进行,计算设备两端最大电压时,选择直流正极设备进行;特高压直流换流站进行绕击侵入波计算时宜取20 kA的负极性雷电流作为雷电流幅值;直流极母线雷电过电压计算采用单极大地回路运行方式,换流站直流场各设备过电压均未超过规定值;直流中性母线雷电过电压选择金属回线运行方式,直流场各设备对地电压、平波电抗器两端以及隔离开关断口电压都没有超过安全运行电压,不会对换流站直流场的运行造成危害。     

特高压输电系统的过电压问题

介绍了国外特高压输电的发展现状,并着重阐述了目前国外特高压系统过电压存在的问题。针对内部过电压,分析了工频电压升高、潜供电流以及操作过电压所引起的问题,同时列出了各自可以采用的限制措施;针对防雷保护问题,分析了特高压输电线路的反击耐雷性能、绕击耐雷性能及绕击防护措施,并归纳比较了反击耐雷水平和绕击耐雷水平的计算方法。     

交流特高压电网雷电过电压的特点及保护措施

交流特高压电网的雷电过电压及其防护可以分为线路和变电站两个方面。线路的雷电过电压防护包括绕击和反击防护,变电站的雷电过电压防护包括直击雷和侵入波的防护。     

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。     

输电线路雷电绕击过电压仿真分析研究

为了分析研究影响输电线路绕击雷电过电压的因素,在查阅大量文献的基础上,通过对不同雷电流波形的对比研究,结合杆塔、线路、绝缘子实际情况,利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了2.6/50μs的雷电流双指数模型、杆塔单一波阻抗模型、线路Frequency Dependent(Phase)模型、绝缘子闪络判据模型。在所建模型的基础上,利用PSCAD/EMTDC软件仿真分析了雷电流波形和幅值在绕击情况下的雷电过电压暂态特征,以及对雷电过电压和耐雷水平的影响。仿真结果表明雷电流波形和幅值对绕击过电压和耐雷水平有较大影响,可为日后的防雷工作提供理论依据及重要参考。     

空气间隙放电对于直流输电线路耐雷性能的影响

同塔双回直流输电线路具有节约输电走廊的优点,其空气间隙通常较小,会先于绝缘子闪络,因此同塔双回直流输电线路的耐雷性能较易受到空气间隙放电的影响。通过仿真计算,比较各种线路形式下空气间隙闪络前后输电线路雷电反击、绕击的耐雷性能,结果表明:考虑空气间隙闪络后,线路的绕击/反击耐雷水平均出现一定程度下降,雷击闪络率也随之增加。因此在对直流输电线路耐雷性能进行评估时,必须要考虑空气间隙闪络影响。