特高压GIS变电站雷电侵入波过电压分析

针对特高压GIS变电站内雷电侵入波过电压问题,采用ATP-EMTP电磁暂态仿真程序,建立1 000kV GIS变电站的雷电过电压计算模型,通过对变电站内设备上最大过电压计算分析,验证变电站设备的绝缘裕度,进而确定并优化1 000kV GIS变电站避雷器的布置方案。     

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。     

降低1000kV变电站避雷器额定电压的可行性

为了优化绝缘配合,提高工程经济性,通过对特高压变电站金属氧化物避雷器(MOA)在不同系统过电压下吸收的最大能量的计算和对我国3个制造企业的MOA电阻片在荷电率为95%条件下的老化性能试验的分析,指出我国1 000kV变电站MOA的额定电压由828kV降低至804kV甚至更低(如780kV)是安全和可行的。额定电压降低至804kV或780kV,可使MOA保护水平分别降低2.9%或5.8%。变电站过电压水平随着MOA保护水平的降低而降低。通过对我国后续1 000kV输电工程变电站过电压计算表明,变电站雷电过电压水平和相地操作过电压可分别降低3%或5%,从而可以提高变电站绝缘安全裕度,或者降低绝缘水平,或降低对变电站进线段最大绕击电流的要求。同时通过对500kV和750kV系统MOA的额定电压进行分析,提出了其降低额定电压的建议。     

融冰绝缘地线对变电站雷电过电压的影响

地线直流融冰采用了全线绝缘化设计,而地线绝缘化设计将对变电站雷电过电压产生影响。以500 kV融冰绝缘地线为例,介绍了融冰绝缘地线架设方式,采用 ATP-EMTP 软件建立500 kV变电站雷电侵入波过电压模型,分析了融冰绝缘地线架设对500 kV变电站雷电过电压的影响,总结了雷击点位置、杆塔接地电阻、避雷器配置方案对变电站设备雷电过电压的影响规律。研究结果表明：融冰绝缘地线架设对变电站设备最大过电压影响很小;雷击杆塔离变电站越近,变电站高压设备产生的过电压越大;母线避雷器对变电站设备保护效果较好,雷电侵入波产生的最大过电压下降较多;杆塔接地电阻越小,变电站设备最大过电压越小。其结论对涉及融冰绝缘地线变电站具有一定的参考价值。     

±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。     

某500 kV变电站500 kV侧避雷器配置优化

对某500 kV新建变电站内,500 kV侧避雷器配置方案进行优化研究。研究工具采用国际通用的电磁暂态计算程序EMTP,对变电站在不同运行方式条件下的雷电过电压进行了仿真计算。运用仿真软件,选择出过电压情况最严重的雷击落点,同时结合各电气设备的绝缘裕度,提出了适合该变电站的经济可靠的雷电防护方案,并探讨了雷电过电压计算中距离因素的影响。仿真计算结果表明,500 kV母线上可不装设避雷器;避雷器到变压器的距离越大,过电压幅值越大,避雷器尽量靠近主变安装,距离宜控制在25 m以内。     

±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.     

高抗对500kV HGIS变电站防雷配置的影响分析

在500kV HGIS变电站防雷分析中,线路高抗会对线路侧电压互感器(CVT)和GIS套管的雷电过电压产生重大影响,以至于影响变电站的防雷保护配置,因此有必要对进线端设备的雷电过电压进行仿真分析,以及优化进线端设备的防雷保护配置。以某500kV HGIS变电站为例,采用国际通用的电磁暂态仿真计算程序EMTP,分析了高抗对变电站防雷配置的影响;研究了线路侧避雷器的安装位置对高抗以及线路侧CVT的雷电过电压水平的影响,结果表明避雷器安装在高抗和CVT中间位置附近时,避雷器能同时保护高抗和CVT,并能提高进线端设备防雷的整体水平。根据仿真结果,提出了该变电站母线和高抗回路的防雷保护优化配置方案。     

500kV HGIS变电站雷电侵入波的计算分析

针对500 kV HGIS新型设备不断涌现,以往建立的变电站雷电侵入波计算模型需要改进的问题,采用HGIS新型设备的某500kV变电站,分析设备生产厂家提供的HGIS结构参数和试验参数,建立其雷电过电压计算模型,并结合以往采用常规设备变电站的设计经验,优化变电站雷电过电压计算方法,采用国际通用的EMTP电磁暂态仿真计算程序,对500kV HGIS变电站的雷电侵入波作了较为深入的计算分析和研究,提出了该工程针对雷电过电压500kV母线侧可不加装避雷器,出线侧需加装避雷器的配置方案,该研究可供变电站雷电过电压建模仿真计算参考。     

±800kV特高压直流换流站绝缘配合

为合理确定±800kV特高压换流站设备绝缘水平,分析了换流站避雷器保护配置方案、绝缘配合的原则、绝缘裕度(包括换流变套管绝缘裕度的取舍)等关键问题,建议晶闸管阀、雷电冲击和操作冲击的绝缘裕度降低到10%,而特高压直流换流站直流侧油浸式设备不再采用SIWL/LIWL的比系数(0.83)和靠至高一级的标准绝缘水平等级;对于换流变内绝缘与套管绝缘间的裕度,建议直流800 kV换流变套管的直流耐受试验和极性翻转试验(都带局部放电测量)的试验水平取绕组相应耐受电压水平的1.15倍,而雷电和操作冲击试验电压水平由按比绕组绝缘水平提高10%降低到提高5%执行;最后初步探讨了避雷器的参数与特性、设备的保护水平。     

±1100 kV特高压直流输电工程直流滤波器过电压与绝缘配合

直流滤波器是直流输电工程直流场的重要设备之一.详细分析了直流滤波器避雷器配置方案及参数选择过程,给出了避雷器参数选择的具体表达式.研究了对直流滤波器绝缘水平起决定性作用的故障工况：直流极线接地短路、直流极线侵入操作波;建立了这2种故障工况计算模型,模型中需要考虑故障点到直流滤波器高压端之间的故障电感.基于具体±1100kV特高压直流输电工程,对直流滤波器设备进行过电压计算.计算结果给出了滤波器各设备的最大暂态过电压,进而根据绝缘裕度确定了该特高压直流工程直流滤波器各设备最终的绝缘水平,为设备选型和制造提供依据.     

±800 kV特高压直流换流站最高端换流变阀侧避雷器保护研究

±800 kV直流输电工程与常规±500 kV直流输电工程换流站的避雷器保护方案存在一些不同点,在±800 kV直流输电工程换流站增加避雷器以进一步限制换流站内关键点的过电压水平就是不同点之一,其中包括在最高电位换流变阀侧增加避雷器(A2)对高压阀侧设备进行保护。笔者针对±800 kV特高压直流实际工程,重点分析研究了安装A2避雷器的必要性。选取典型工况在换流站高压端换流变阀侧有避雷器直接保护和无避雷器直接保护的两种方案下计算换流站相关点的过电压水平。结果表明,高压端换流变阀侧加装A2避雷器可直接保护高压端换流变阀侧,有效降低阀侧设备的绝缘水平,从而降低特高压直流工程换流变压器、高压套管等设备的制造成本和难度,因此是非常直接而可靠的保护方案。     

Relation of insulation resistance and deteriorated ratio ofreference voltage of oil-immersed surge arrester elements enclosed inpole transformers

About ten years have passed since oil immersed surge arrester elements enclosed in 6.6 kV pole transformers were first used. At present, technical developments are being demanded to judge the soundness of these oil immersed surge arrester elements by a simple method, allowing one to judge easily whether these elements can be used or not onsite. The authors empirically investigated the correlation between the insulation resistance and the deteriorated ratio of the reference voltage of these oil-immersed surge arrester elements. It was found that the deterioration of the oil-immersed surge arrester elements can be detected by measuring the insulation resistance     

Technical requirements for UHV substation equipment

CIGRE Study Committee A3 established WG A3.22 ‘Technical requirements for substation equipment exceeding 800 kV’ to review the state-of-the-art technical specifications for substation equipment exceeding 800kV in accordance with a request from IEC SC 17A. WG A3.22 conducted the initial surveys and submitted the first Technical Brochure on technical specifications for substation equipment such as gas circuit breaker (GCB), disconnecting switches (DS), earthing switches (ES), high-speed grounding switches (HSGS) and metal oxide surge arrester (MOSA) applied to 800 kV and 1100/1200 kV networks. The investigations include the insulation level, first-pole-to-clear factor, DC time constants, transient recovery voltage (TRV), line surge impedance and secondary arc extinction time. WG A3.22 will provide the technical background of all aspects of the available specifications with the intention of identifying the best practice for ultra high voltage (UHV) transmission systems. Copyright © 2009 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

A Guide to the Application of Surge Arresters for Transformer Protection

With the increasing trend toward electrical power distribution to industrials at primary voltages, it is important to provide proper surge protection for primary stepdown transformers. To provide adequate protective margins for this equipment, it is essential for the application engineer to understand the operation of a surge arrester and how the arrestor provides overvoltage protection. The operation of a surge arrester, arrester protective characteristics, and the establishment of parameters necessary to provide appropriate insulation coordination for surge protection of transformers are discussed.     

取消750 kV线路断路器合闸电阻的研究

取消750 kV线路AIS断路器和GIS断路器合闸电阻可节省费用,并提高断路器运行可靠性。研究了取消750 kV交流输电线路断路器合闸电阻的可行性。提出了以线路的闪络率及避雷器能量作为取消750 kV线路断路器合闸电阻的判据。介绍了线路闪络率的计算条件和方法,给出了取消合闸电阻后的750 kV线路过电压水平和线路的绝缘水平以及几种限制过电压措施。     

向家坝—上海±800kV特高压直流工程直流滤波器过电压与绝缘配合研究

基于向家坝—上海±800 kV特高压直流输电工程,给出了两种直流滤波器暂态计算必须考虑的故障工况:直流极线接地和直流极线侵入操作波。介绍了这两种故障的模拟计算方法,给出了计算中采用的陡波模型。模型中需要考虑直流母线寄生电感、滤波器高压端电容器寄生电感和滤波器避雷器保护特性等因素。计算结果给出了电抗器和电阻器的最大暂态电流和冲击能量,根据计算得到的避雷器最大配合电流确定了避雷器的保护水平,进而依据绝缘裕度确定了该特高压直流工程直流滤波器各设备最终的绝缘水平。     

110kV分级绝缘变压器中性点保护间隙的配置

对110kV分级绝缘变压器中性点保护障隙配置进行了分析,认为低压侧无地方电源介入的100kV变电所内的主变压器中性点不应加装棒间隙。针对已运行的不同型式的中性点避雷器,保护零序电抗与正序电抗的实际比值,进行了配合校验。     

±10kV直流配电系统过电压与绝缘配合

过电压与绝缘配合是直流配电的关键技术之一,其研究结果对于直流配电系统关键设备的选型具有重要的指导作用。本文针对基于模块化多电平换流器(MMC)的深圳±10kV直流配电网示范工程,在借鉴传统直流工程和柔性直流输电工程研究成果基础上,结合直流配电系统自身特点,提出了两种适用于该系统的绝缘配合方案:一种为不配置避雷器,在过电压统计结果上乘以一个较大的绝缘裕度来确定设备绝缘水平;另一种为配置少量避雷器,通过避雷器的保护水平确定设备绝缘水平。基于PSCAD/EMTDC建立系统的内部过电压仿真模型,仿真计算了不同方案下典型故障时关键位置的过电压,并最终确定了两种方案下系统关键设备的绝缘水平,为工程设计提供了参考。     

500kV变电站雷电波侵入过电压建模与分析

500 kV变电站在电网中占有重要的地位,如若因为雷电波侵入导致站内电气设备的损坏将造成巨大的经济损失,甚至引发电网瓦解或者大规模停电。文中根据湖南省岳阳市某500 kV变电站的资料,使用ATP-EMTP软件搭建变电站仿真模型来研究变电站雷电侵入波过电压防护的弱点。通过将进线段和变电站看为一个整体,建立合适的变电站设备、雷电流、杆塔、绝缘子闪络、电晕、输电线路、氧化锌避雷器等模型。进行计算分析使结果更符合实际,从而提出合理的避雷器布置方案,对变电站雷电过电压防护设计具有参考价值。