高压单芯电缆接地故障下的地电位升与护层工频过电压研究

近年国内高压电缆线路外护层以及护层保护器击穿损坏的事故频发,为了优化电缆线路护层接地系统设计以及合理选择护层保护器,本研究基于PSCAD-EMTDC对110 kV纯电缆线路和架空线-电缆混合线路分别进行了仿真建模,分析了二者在单相接地短路故障情况下,采用各类护层接地方式的地电位升与护层工频过电压幅值特征,并探讨了电缆线路长度和接地电阻对护层工频过电压的影响,最终依据仿真计算结果提出了护层保护器的选用建议。研究结果表明：仅采用护层交叉互联的纯电缆线路和架空线-电缆混合线路,局部地电位升较小,最大护层工频过电压在4 kV～6 kV;纯电缆线路中护层单端接地段与交叉互联段的连接处以及架空线与护层单端接地的连接处存在严重的地电位上升,且受连接处接地电阻值影响明显,幅值可达24 kV,地电位升与感应电压的叠加使得护层工频过电压幅值远高于仅存在护层交叉互联的线路。研究结果可为电缆线路的护层接地系统设计以及护层保护器的选型提供参考依据。     

高压单芯电缆工频运行下金属护套雷电冲击电压的仿真研究

为了研究高压单芯电缆金属护套冲击电压的影响因素,本研究用PSCAD/EMTDC建立220 kV架空线-高压单芯电缆线路模型并仿真雷电绕击架空线后沿线入侵电缆的波过程,在工频运行条件下,通过改变电缆接地方式、电缆参数以及雷电流参数,研究对金属护套雷电冲击电压幅值的降低作用。结果表明：其他条件相同时,采用首端接地方式的不接地点金属护套雷电冲击电压幅值比末端接地方式和交叉互联接地方式降低约90%;由于金属护套在交叉互联点发生换位,导致金属护套雷电冲击电压幅值最大相在第二个互联点处由侵入相变为非侵入相;通过改变电缆长度、分段均匀度以及排列方式等方法对金属护套雷电冲击电压的降低作用有限,仍需增设电压保护器加以限制;雷电流入侵电缆工频电压波谷时,能比入侵波峰时降低约80%的金属护套雷电冲击电压。     

220 kV主变10 kV侧空载时避雷器的选择

通过对220 kV变压器10 kV侧空载时运行方式的对比分析,说明了10 kV侧没有母线时,采用b相直接接地运行方式的不足,指出在每相上并联一支避雷器为最佳运行方式;详细论述了电容传递过电压的产生条件及其计算方法,提出以电容传递过电压最大值作为避雷器的额定电压,并以2 h为基准进行工频耐受时间特性校核的无间隙避雷器的选择方法,并通过运行实例说明该运行方式的可行性。     

OF电缆与XLPE电缆混合线路雷电侵入波暂态特性分析

220 kV线路会存在OF电缆与XLPE电缆并存的现象,必须合理分析混合电缆传输系统的雷电侵入波暂态特性,以提高其防雷水平。本文利用ATP-EMTP建立220 kV OF电缆与XLPE电缆混合传输线路模型,分析绕击和反击情况下的暂态特性,比较OF+OF+OF、OF+XLPE+OF、OF+OF+XLPE安装方式下电缆线芯暂态过电压,讨论电缆长度对暂态过电压的影响,最后分析安装护套层过电压保护器对护套绝缘的防护效果。仿真结果表明:OF+XLPE+OF安装方式下,电缆末端过电压幅值最高,OF+OF+XLPE安装方式次之,3种方式下过电压均不会对电缆内绝缘造成危害;绕击和反击侵入波过电压幅值均随着电缆长度的增加而降低;安装护层过电压保护器能够实现有效护套层绝缘保护。     

降低地线感应电压方法及绝缘间隙电压分析

为了降低地线损耗,地线通常采用绝缘的方式,但是这种方法会导致地线感应电压过高,威胁带电作业人员安全,所以降低地线感应电压是非常有必要的。以特高压为例,利用ATPEMTP计算3种常用的接地方式下的地线感应电压和电流,并在无损接地方式的基础上,计算对比了不同地线分段长度、换位距离、接地位置和导线相序排列下的感应电压。计算结果表明:中点接地的感应电压是线路末端接地的一半,合理换位间距和分段长度可以降低感应电压至安全限制内。另外,绝缘技术的关键是确定绝缘间隙的大小,最后计算了正常运行工况和故障下的绝缘间隙的电压,确定了绝缘间隙距离,为以后工程建设提供参考。     

谐波过电压下电缆护层保护器泄漏电流特征分析

随着我国多种形式的新能源接入系统，系统暂态过电压问题逐渐显现，持续的高次谐波过电压会导致电缆护层保护器发热甚至爆炸。为了探究高次谐波过电压下电缆护层保护器泄漏电流特征变化规律，本研究搭建了模拟谐波过电压冲击实验平台，对高温老化后的保护器进行谐波过电压实验，分析了总泄漏电流、阻性电流、相位差、阻值等受电压幅值及频率的影响规律。实验结果表明，老化时间每增加100 h,保护器内部电阻减小5%～29%,且实验温度每升高20℃,阻性电流增大11%～38%;当温度为40℃时，保护器在51次谐波过电压作用下相较于基波电压，总泄漏电流增大50.1倍，阻性电流增大26.9倍。在实际线路中多个谐波电压共同谐振，进一步加速了保护器的故障过程。     

风电机组变流器雷电浪涌防护实验研究

为了对风电机组变流器进行雷电浪涌防护,设计两组实验对变流器两侧防雷装置浪涌保护器(SPD)接地方式及参数要求进行研究。实验结果表明SPD经变流器框架与电缆共同接地对雷电浪涌过电压防护效果最好;SPD接入点的电压与其电压保护水平呈正相关,当浪涌电流幅值为25k A时,电压保护水平取2.5k V的SPD能满足变流器绝缘配合的要求;实验中发现,变流器正常工作时,近发电机转子侧会产生高频谐波电压。为了防止SPD频繁导通而导致热保护误动作,应选取最大持续工作电压幅值大于谐波电压的SPD型号。实际情况中,SPD接入点与变流器之间连接线路的寄生电感会抬升变流器入口侧电压而严重削弱保护效果,应尽可能减小连接线路长度。     

35kV变电站电缆护套过电压保护研究

分析了一起雷电波入侵电缆造成护套保护器损坏的原因,运用ATP-EMTP搭建了雷电侵入波作用下架空线与电缆相连(包括母线侧的各种电器设备)的简化模型。通过仿真计算,电缆护层末端接地和首端直接接地两种接地形式下的过电压分别为10kV和9.3kV,选出适合的国产保护器型号为Y5WC-5/13.5。     

海上风电35kV集电系统中性点不同接地方式下过电压分析

随着海上风电场规模的增加，35 kV集电系统的海缆截面和长度也不断增加，由于海上风电35 kV集电系统与陆上35 kV配电网中性点接地方式不同，但其海缆绝缘厚度与陆缆标准一致，导致其绝缘水平有较大裕度，造成一定资源的浪费。以某海上风场35 kV集电系统为例，搭建了3条集电线路仿真模型，计算了35 kV海缆在合闸/切除集电线路、合闸/切除箱式变压器等操作工况下和弧光接地下的过电压水平，比较海上风电集电系统中性点在不同接地方式下，不同工况下35 kV海缆在所承受的过电压水平的差异，结果标明：合闸/切除空载和正常运行集电线路及箱变，中性点接地方式对过电压幅值影响不大；切除短路故障集电线路及箱变、集电线路末端弧光接地时，集电系统中性点在经小电阻接地后，过电压幅值得到明显抑制，过电压幅值降低比最高达到43.1%。对比不同接地方式下海缆的过电压水平后，对海上风电集电系统35 kV海缆放宽绝缘设计提供一定的参考价值。     

220kV城市长电缆芯线及护层中操作过电压研究

过电压是威胁电缆线路安全的重要因素,近年来因操作过电压引起的电缆故障时有发生。笔者选取一发生典型故障的电缆线路,基于ATP/EMTP建立电缆线路的电磁暂态仿真模型,对电缆芯线及护层中的操作过电压进行研究分析;并在此基础上研究了电缆芯线上操作过电压的影响因素,分别仿真计算了不同电缆排列方式、系统阻抗、电缆长度、交叉互联长度以及接地电阻下的护层过电压。研究结果发现:芯线上操作过电压最大值出现在线路末端,而护层过电压最大值出现线路首端第一个非直接接地点处,断路器合闸操作产生的护层过电压不会引起护层保护器动作;芯线上操作过电压影响因素主要是系统阻抗和电缆长度,而对护层过电压影响最大是电缆交叉互联的长度。     

10kV配电装置发生谐振导致消弧装置接地的故障处理

在10kV配电运行中,有时由于中性点不接地系统的线路发生单相接地或单相接地消失的瞬间,经常造成电压互感器一次侧熔断件熔断;或者是在进行正常的倒闸操作中,通过投入空载母线时,往往发现母线电压指示不正常或出现接地信号,但却没有发生明显的接地迹象,主要是由于电压互感器的铁磁谐振造成的。这种情况经常会使值班人员误判为电压互感器故障或是母线系统发生接地故障,影响了正常的运行管理。电网谐波直接影响电力系统的电能质量,也直接威胁电力设备的安全运行。     

110kV变压器中性点过电压保护运行经验

<正> 河南省电力系统500kV平武工程虽然已于1981年底投入运行,但目前主要网架仍然是220kV网络。作为其二次电压的110kV电网,各地分割成片,变电站星罗棋布,都属于中性点直接接地系统。其电源侧的主变压器中性点通常至少有一台接地运行,而受电端的主变压器中性点,根据运行需要,多数为不接地运行方式。有时这类主变压器低压侧还并列有小电网电源,这对110kV主变压器     

换流变压器网侧550kV环氧树脂浸纸套管绝缘结构设计与校核

针对在运换流变压器网侧套管的难点，研制换流变压器网侧550 kV环氧树脂浸纸套管。首先结合IEC 60137相关要求明确环氧树脂浸纸套管电气参数，提出绝缘厚度增加15%、油侧长度增加200 mm的涉及方案；然后分别用等裕度、等电容、等厚度3种方法进行电容芯体结构计算；最后对研制套管进行绝缘配合校核计算。结果表明：通过优化极板布置，简化了界面结构，使运行电压下套管油侧径向E_max从4.0 kV/mm降至3.2 kV/mm,轴向E_max由0.51 kV/mm降至0.35 kV/mm,从根本上解决了油侧轴向爬电问题；其电容芯体绝缘可以承受870 kV工频电压及1 800 kV的雷电冲击电压；安装环氧树脂胶浸纸绝缘套管后，换流变压器网侧出线装置可以承受680 kV工频电压及1 550 kV雷电冲击电压。     

基于杆塔耐雷水平的冲击接地阻抗控制值计算研究

输电线路杆塔冲击接地阻抗作为影响输电线路耐雷水平的重要因素，在杆塔的接地设计以及状态评估方面应该重点考虑，因此需要提出杆塔冲击接地阻抗控制值。通过建立110 kV、220 kV、500 kV的输电线路模型，计算了不同冲击接地阻抗情况下输电线路的耐雷水平，并基于我国对各电压等级输电线路雷击跳闸率的要求，计算得到各电压等级输电线路杆塔冲击接地阻抗控制值，可为输电线路杆塔的运行维护和状态评估提供参考。同时计算了典型方框带射线杆塔接地体在不同土壤电阻率下满足冲击接地阻抗控制值的最小射线长度，避免了仅凭经验估算造成的施工材料浪费，为实际工程建设提供了参考数据。     

一起海陆缆混合线路接地电流异常原因分析

接地电流是判断高压电缆接地方式是否正确的重要指标之一.笔者介绍了一起220 kV海陆缆混合线路接地电流异常事件,分析了该线路陆缆段中间接头和海陆缆对接头多处接地电流存在严重的三相不平衡现象产生的原因,并给出了接地方式优化方案.线路消缺后接地电流恢复正常,验证了所提出的处理措施的正确性.该起接地电流缺陷及其处理方案为采用...     

变电站高压系统消弧线圈接地运行方式的分析计算

我国中压电网10kV、35kV变电站的建设越来越多,其中大部分采用电缆方式连接,导致系统接地电容电流的增大,为解决限制单相接地电流的大小的问题,普遍采用消弧线圈或小电阻接地运行方式,本文结合实例分析计算变电站内通过消弧线圈的接地方式限制单相接地故障电流     

基于ATP-EMTP的10kV配电系统不同中性点接地方式电气特性仿真分析

中性点接地方式的选择对10 k V配电系统的运行及故障处理具有重要作用。笔者据此详细阐述了10 kV配电系统中性点接地方式,并根据实际参数建立了10 k V配电系统中性点接地仿真模型,分析了不同方式下的电流电压特性,得出以下结论:小电阻接地的故障点电流远高于其他接地方式,且故障和非故障线路的零序电流差异较大,而小电流接地方式下的零序电流基本一致,对故障选线造成困难;小电阻接地方式下,工频过电压和弧光接地过电压约为不接地方式的82%、51%,可采用绝缘水平较低的电气设备,减少10 k V配电系统投资;对于该系统,小电阻接地优于不接地和消弧线圈接地方式。结合以上结论,笔者从继电保护配置、过电压、通信干扰以及人身安全等方面给出了小电阻值的选值:5Ω～10Ω,对该系统中性点接地方式改造有一定的工程指导意义。     

埃及轻轨牵引供电系统避雷器选型与配置探讨

介绍避雷器在电气化铁道牵引供电系统中的应用，根据IEC标准给出避雷器的额定电压、持续运行电压、标称放电电流关键参数的计算原则，结合埃及轻轨牵引供电系统分析了220 kV、27.5 kV、20 kV避雷器的参数选型计算，总结梳理埃及轻轨牵引供电系统的避雷器配置，针对项目避雷器运维难点给出解决措施，实现了兼具“一带一路”国家本土特点和中国特色的中国智慧、中国方案、中国装备走出去的良好示范。     

110 kV单芯电缆护层接地方式及保护刍议

1 常见单芯电缆护层接地方式 (1)单端接地.电缆线路长度小于500m时,通常采用电缆金属护套在终端位置采用一端直接接地,另一端经非线性电阻保护器间接接地的连接方式.由于金属护套的其他部位对地绝缘,这样护套与地之间不构成回路.     

配电网弧光接地主动转移型消弧技术

我国城市中低压配电网电容电流急剧上升且消弧线圈补偿效果欠佳，单相接地故障电弧难以自熄易产生弧光接地过电压及扩大事故，探究弧光接地故障的快速有效熄弧方法是保障配网稳定安全运行的基础。首先根据主动转移型消弧技术的工作原理，建立熄弧过程的等效电路，利用叠加定理推导熄弧时故障点电流计算公式，分析其与故障点位置、接地点过渡电阻、线路负荷电流等因素的关系；然后采用Matlab/Simulink搭建10 kV小电流接地系统单相接地故障模型，其中采用控制论电弧模型模拟单相弧光接地故障；最后通过设置典型的故障点位置、故障点过渡电阻、线路负荷电流作为故障条件，分析不同故障条件及存在高次谐波分量时主动转移消弧过程中的故障点电流、故障点电压波形。分析表明：在单相高阻接地故障时，主动转移消弧技术能够将故障电流转移至站内处理，有效减小故障点电流；在低阻接地故障时，过渡电阻较小导致故障点电流分流较大时，主动转移消弧技术能够限制故障点电压在电弧重燃电压之下；并可有效减小接地故障点的高次谐波分量，从而有效熄弧。