1000 kV GIS变电站雷电过电压影响因素分析

采用ATP-EMTP软件建立1 000 kV GIS变电站仿真模型,分析了1 000 kV GIS变电站远近区冲击接地电阻、避雷器配置、雷击杆塔位置以及雷电流陡度对其雷击侵入波过电压的影响。仿真研究表明,雷电流反击杆塔与雷电流直击杆塔两种情况下,杆塔接地电阻的变化对于站内设备过电压影响不同;主变上配置避雷器的防雷水平高于出线处配置避雷器的防雷水平;当杆塔雷击位置变化时,其雷电入侵过电压也会随之变化;当雷电流的陡度系数越大时,主变上产生的过电压也会越大。     

特高压输电线路杆塔雷电流分布的仿真

为了更深入掌握雷击特高压(UHV)输电线路杆塔时雷电流分布的特性,对特高压输电线路杆塔雷电流分布进行了仿真。首先建立了简化的2层杆塔模型,使用矩量法(MOM)进行了雷电流分布计算并通过了实体模型的试验验证。然后在此基础上,根据实际参数建立了特高压输电线路猫头塔的仿真模型,分别就4种雷电流波形和3种不同雷击位置情况下杆塔内的雷电流分布进行了仿真计算。结果表明:雷电流波形越平缓,通过避雷线流向其他杆塔的电流就越多,反之亦然;波前时间的上升导致斜撑流过的电流比例增大;雷击点的改变对雷击点附近的电流分布影响极大并将改变部分导体内电流的方向,但随着导体与雷击点间距离的增加,导体上通过的雷电流受雷击点位置的影响减小,且雷电流分布随着该距离的增加而趋于均匀;杆塔内不同部分的雷电流峰值时间不同,将其幅值直接求和得到的结果大于注入的雷电流总幅值。该研究工作加深了对雷击特高压输电线路杆塔时雷电流分布特性的认识,也为雷电流监测装置的安装提供了参考。     

输电线路杆塔雷电冲击阻抗及等效二端口电路模型分析

在输电线路反击耐雷性能仿真中需要建立合理有效的杆塔等效模型。为此,基于电磁场数值计算方法和矢量匹配法研究了输电线路杆塔冲击阻抗和等效电路的建立方法。首先采取电磁场数值软件分析了杆塔的阻抗频域特性函数,再将计算得到杆塔频率响应利用矢量匹配法进行了有理函数拟合,然后用网络综合的方法建立了杆塔二端口等效电路模型,并用PSCAD电磁暂态程序进行了仿真验证。研究表明:该方法可以应用在杆塔的任意2点上,建立对大地的二端口等效电路模型,从而求得杆塔上任意点遭受雷击时杆塔上任意部位的电位变化情况,进而能够模拟可能的放电通道过电压情况,以可用于分析输电线路杆塔雷电反击过程。     

基于FDTD法的传输线串扰时域响应分析与实验研究

为了研究传输线之间的串扰问题,基于传输线时域有限差分(FDTD)法,对二平行线模型的传输线串扰时域响应问题进行了仿真研究.通过在二平行线模型的干扰线端口加入上升沿为ns级的梯形波,仿真分析了二平行线模型各个端口的电压波形;同时,基于实验室研究设备,对共地平行传输线间的串扰电压进行了实验研究,并将部分实验结果与理论仿真结果进行了比较分析.结果显示:仿真波形的振荡与幅度和测量结果的振荡与幅度基本一致,仿真的脉冲宽度略大于测量脉冲宽度,仿真结果峰值略大于测量峰值.这说明传输线时域有限差分(FDTD)法在分析ns级上升沿的传输线耦合问题时是有效的.     

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。     

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。     

110kV变电站雷电过电压的仿真研究

针对低压设备事故频繁发生的问题,使用电磁暂态计算程序ATP—EMTP（ATPDRAW）就某110kV变电站雷击进线段杆塔塔顶落雷引起的过电压进行建模与仿真,通过建立系统中配电变压器、电源线、避雷器、接地系统等相关元器件的数学仿真模型,进行了雷击点、运行方式和杆塔接地电阻的比较,讨论了绝缘配合裕度计算等重要因素对雷电过电压的影响。     

电力变电站二次系统防雷接地的探讨

共用接地是防止电站二次系统的防雷的有效手段,通过分析雷电侵入变电站二次系统的途径、强度和所造成的危害,在阐明共用接地系统可防止二次设备遭受地电位反击的工作原理,结合变电站工作实际,提出了二次设备采取的基本防雷建议措施。对同类地区电站二次防雷系统的设计具有一定的参考价值。     

杆塔雷电流多通道监测方法及其特性分析

通过采用多个罗氏线圈并联,模拟信号无源叠加的方式,可以对雷击时刻流经杆塔枝干的雷电流分量进行更精准地监测.通过建立多罗氏线圈并联外积分电路模型,根据外积分条件对电路模型进行动态特性(时域和频域)理论分析,可以得出电路模型输入输出关系的理论公式及应用条件.按照雷电流测量要求,对电路模型进行仿真分析;同时依据仿真参数制作传...     

基于雷电波能量频谱分布特性的防雷装置研究及其应用

针对雷电产生时雷电流通过设备电源线、接地线及信号线进行传导对设备的损坏,提出了一种具有雷电波频率同步阻抗特性的装置,串联在雷电流入侵的通道中,阻断了雷电在设备间的传播途径,大大降低了雷电流对设备造成的损坏。通过对变电站二次接地系统的试验结果表明,95%的雷电流都被雷电流频率阻抗控制器进行了隔离,实现了高压反击的抑制。     

雷击超高压交流输电线路对埋地输油输气管道的电磁影响

以甘肃河西750kV交流输电线路为例,深入研究和解决了超高压交流输电线路遭受雷击时对邻近输油输气管道的电磁影响问题。通过建立EMTP时域仿真计算模型,获得了雷击输电线路杆塔时避雷线电流和杆塔入地电流的分布特性以及杆塔冲击接地阻抗、雷击点位置等对避雷线电流和杆塔入地电流的影响规律。基于线矩量法计算模型,仿真研究了线路与管道平行接近时管道电位、涂层电位和防腐层电压的分布特性和衰减规律,归纳推导了线路与管道交叉跨越时管道防腐层电压的简化计算公式,该公式可以考虑雷电流幅值、管道类型、土壤电阻率以及管道至杆塔接地体距离的影响。结合3层聚乙烯(PE)防腐层的雷电冲击耐压限值,得到了不同幅值的雷电流作用下满足防腐层耐压限值要求的管道与杆塔接地体的允许接近距离,为今后电力工程和油气管道工程的建设提供了重要的参考数据。     

变电站二次系统雷电过电压传导干扰的建模与计算

计算雷电过电压在电站内的传导干扰对变电站内二次设备的电磁兼容设计和变电站安全可靠运行具有十分重要的意义,为此,必须建立电压互感器(TV)和二次电缆在雷电过电压下的计算模型。介绍了基于TV和二次电缆的二端口宽频网络参数建立的级联的传输参数模型,运用矢量匹配法对该级联的频域传输参数进行拟合,然后利用时域递归卷积,计算了雷电过电压经过电压互感器和二次电缆后的输出电压,并与测量结果进行了比较,验证了方法的正确性和有效性,为变电站二次设备电磁兼容设计提供参考了依据。     

雷击输电线路杆塔的仿真研究

雷击经常造成输电线路杆塔绝缘子串闪络,给电力运行带来很大影响.文中利用PSCAD软件分别对雷电流、杆塔和绝缘子串进行建模,在此基础上对接地电阻和避雷器如何影响杆塔耐雷水平进行了仿真分析.仿真结果清楚地显示出减小接地电阻值对提高杆塔耐雷水平程度的影响;在接地电阻值不能减小的情况下,通过加装避雷器,模拟出避雷器在绝缘子串击穿之前的放电过程.     

高速铁路路基段综合接地系统雷电冲击特性

为研究高速铁路综合接地系统雷电冲击特性,运用基于矩量法的电磁分析软件CDEGS建立了高速铁路路基段线路模型,并对其雷电流作用下的冲击响应进行了仿真计算,分析了综合接地系统雷击特性的影响因素及规律。结果表明:线路结构中,增设保护线可以对雷电流进行分流,降低单点进入综合接地系统的电流,大幅降低雷击点冲击电压幅值,同时线路结构中的接触网支柱基础对雷击特性的影响不能忽略;与雷击贯通地线横向连接线远端支柱相比,当雷击横向连接线附近支柱时,贯通地线发挥了更大的散流作用,受雷击支柱接入综合接地系统处冲击电流幅值增大,同时综合接地系统中的冲击电流以更快速度衰减;而土壤电阻率的增大,会增大雷击点冲击电压幅值,改变导体的分流情况,减慢贯通地线上冲击电流的衰减速度,并增大贯通地线上各点的冲击电压幅值。     

考虑土壤火花放电的接地装置暂态特性全时域电网络模型

杆塔接地装置的冲击电阻是影响输电线路耐雷水平的重要参数之一,研究接地装置的冲击特性对输电线路的雷电防护具有重要意义。高幅值雷电流作用下,接地装置周围土壤会发生火花放电,使得其冲击特性与工频特性有显著的区别。为解决频域电路理论在对雷电流和响应电压进行傅里叶变换过程中需要忽略掉大量高频分量的问题,该文建立了考虑土壤火花放电的接地装置暂态特性全时域电网络模型。针对低阶精度时域差分法计算得到的响应电压存在局部锯齿状波形的问题,推导出了电网络模型的p-order精度时域差分解。结果表明,(3~5)-order精度时域差分法计算得到的响应电压波形平滑没有波动,能够提高计算精度,并减少计算时间。在武汉特高压试验基地对杆塔接地装置进行了大电流冲击试验,验证了该仿真算法的准确性。     

500kV输电线路反击耐雷水平影响因素的研究

500kV输电线路已成为我国的主干输电网络,发生故障将造成巨大的国民经济影响;雷击是造成超高压输电线路跳闸的主要原因,对输电线路的反击耐雷水平进行仿真分析,根据仿真结果采取经济可靠的防雷措施提高输电线路的耐雷水平意义重大。基于ATP-EMTP仿真法,用电流源模拟雷电流、集中参数阻抗元件模拟雷电主放电通道,基于相交法建立绝缘子串闪络模型,建立了考虑接地体火花效应的杆塔冲击接地电阻模型和单一波阻抗杆塔模型。仿真结果分析表明:线路反击耐雷水平与雷电流陡度成反比;与冲击接地电阻成反比,在实际的防雷保护中应尽量降低杆塔的接地电阻;工作电压和避雷线的架设方式都对其反击耐雷水平的影响较大,工作电压对其反击耐雷水平的影响与雷击发生时工作电压的相角有关,采用双避雷线时反击耐雷水平较采用单根避雷线有显著的提高,且采用正保护角时反击耐雷水平比采用负保护角时高。     

500kV变电站雷电过电压的仿真研究

将500 kV变电站和进线段结合起来,考虑远近区杆塔冲击接地电阻、进线段冲击电晕、雷击点与变电站的距离等影响因素,采用EMTP-ATP对500 kV变电站的雷电侵入波过电压进行了仿真研究.研究表明,冲击电晕、近区杆塔接地电阻对雷电过电压的大小有较大的影响;当设备过电压较严重时,母线上增装一组避雷器可有效降低雷电过电压;...     

基于EMTP的35 kV线路架设避雷线提高耐雷水平的研究

基于经济的原因,我国35 kV架空线路通常不安装避雷线,而35 kV单回输电线路途经高山多雷地带,极易遭受雷击,威胁电气设备安全运行,引起跳闸事故。基于35 kV架空线路雷电活动特征及线路参数,在ATP-EMTP电磁暂态仿真软件中建立35 kV线路耐雷水平计算模型。输电线路采用J.Marti模型,杆塔采用集中参数模型,雷电流采用Heidler模型,通过MODEL模块建立杆塔的冲击接地电阻模型和相交法闪络判据绝缘子模型。基于二分法原理,改变雷电流幅值,对35 kV架空线路有无避雷线的情况分别进行仿真计算,并改变接地电阻的大小,计算直击雷耐雷水平,得出安装避雷线的同时降低杆塔接地电阻能有效提高35 kV架空线路的耐雷水平。     

输电线路杆塔分流系数仿真计算

利用CDEGS软件针对220 kV/500 kV典型输电线路杆塔分别进行工频和雷电流模型的仿真计算,给出避雷线、杆塔地网、杆塔基础具体分流大小,分析影响杆塔分流系数的影响因素。     

基于地理信息的配电网感应雷闪络风险评估

感应雷过电压是10 kV配电网跳闸和停运的主要原因.为评估其风险,首先,建立了感应雷过电压的电磁暂态仿真模型,分析了雷击距离、雷电流幅值、土壤电阻率对过电压幅值的影响,据此提出了一种感应雷过电压幅值简化计算方法;然后,根据输配电线路杆塔坐标、土壤电阻率和雷电流幅值概率密度,建立配电网杆塔闪络概率计算模型;最后,结合地闪...