气体绝缘金属封闭输电线路雷电侵入过电压研究

气体绝缘金属封闭输电线(GIL)因其具有容量大、传输损耗少等优点逐步得到推广,需要分析GIL雷电过电压威胁及其相应防护措施。利用EMTP软件搭建500 k V输电线路和GIL模型,计算线路发生反击和绕击情况下GIL雷电过电压,比较过电压暂态特性差异,分析过电压对绝缘威胁及安装额外金属氧化物避雷器对过电压的抑制效果,讨论GIL上避雷器安装位置对防护效果的影响。分析结果表明:线路发生反击时,GIL过电压波形振荡比绕击时剧烈,但过电压幅值要低于绕击情况。距离雷击点越远,GIL过电压幅值越高。GIL过电压随着雷击电流幅值的增加而增大,在GIL上安装额外避雷器基本能够实现有效雷电过电压防护,但防护效果受避雷器安装位置影响。     

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。     

雷击交流侧同塔双回线路时换流站过电压特性

超高压电网多采用同塔双回或多回线路,由于杆塔较高,遭受雷击时可能造成多回线路闪络。依托某换流站500 kV交流侧系统,利用EMTP/ATP建立电站雷电侵入波过电压计算模型,研究换流站交流侧同塔双回线路遭受雷击时站内设备上过电压特性以及与单回线路的区别。结果表明:雷击同塔双回线路杆塔时,在两回线路均闪络的情况下,换流站设备上反击侵入波过电压在双线运行方式下幅值远高于单线运行方式,且过电压最大值一般是在雷击进线段第二基杆塔TW_2时出现,反击过电压特性与雷击单回线路差异较大;而同塔双回线路绕击侵入波过电压规律与单回线路类似,单线运行方式下设备过电压高于双线运行方式,且过电压最大值一般出现在雷电绕击距离换流站最近的TW_1附近线路。     

35 kV变压器雷电侵入波过电压及治理措施研究

35 kV变压器由于绝缘水平低及防雷设计考虑不全面等原因,经常发生因雷电侵入波导致的中性点或匝间绕组绝缘损坏的问题。为对35 kV变压器雷电侵入波响应特性进行分析,基于电磁暂态分析软件ATP-EMTP建立了变压器绕组梯形等值电路,根据典型的35 kV变电站接线情况,对35 kV近区线路各种情况下遭受雷电绕击和反击导致的侵入波过电压进行了仿真计算,指出大幅值雷电流反击近区线路是导致35 kV变压器绕组绝缘损坏的原因。使用避雷器作为治理手段,对比了3种安装方式的有效性,给出了最优的35 kV变压器雷电侵入波治理方案。     

线路调爬对变电站雷电侵入过电压影响的研究

以江苏220 kV线路发生的雷电侵入波事故为例,利用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP,建立相应的输电线路-变电站模型,并结合线路过电压传输过程,分析线路绝缘子爬调前后以及避雷器的布置情况对雷电反击和绕击侵入过电压波形的影响。仿真结果表明,随着线路绝缘子绝缘水平的提高,雷电侵入波的振幅和陡度增加,从而导致变电站入口处避雷器中的剩余电压和电流更高。安装变电站入口避雷器,可减小侵入过电压对变电站内主变及其他电气设备造成的影响。在增加绝缘子串的数量时,应考虑变电站设备的绝缘水平可能会导致避雷器故障,从而引发电力事故。     

500kV线路避雷器的雷电过电压保护性能的研究

研究了安装线路型避雷器后 ,5 0 0 k V线路在雷电反击和绕击情况下的雷击保护范围问题 ,并就绕击情况下线路型避雷器的雷电过电压保护性能进行了讨论分析 ,指出当绕击雷电流高达百千安级时 ,避雷器的放电电流亦会升至近百千安的水平 ,将对避雷器的固有能量吸收能力形成威胁。     

高海拔地区±500kV换流站直流侧雷电过电压分析

我国"西电东送"工程中大量采用了直流输电方式,而西南地区高海拔、多山区的特点将对输电系统的绝缘配合提出更高的要求。为研究高海拔地区直流输电系统的雷电过电压特性,采用PSCAD/EMTDC仿真软件对溪洛渡工程中±500 kV昭通换流站直流侧的雷电过电压进行了计算和分析,模型考虑了海拔和山区地形的影响,根据换流站直流侧反击和绕击雷电侵入波过电压的计算结果,得出高海拔地区换流站直流侧的雷电过电压特性,为优化换流站雷电防护提供参考依据。另外,对绕击侵入波过电压,着重比较了绝缘子串临界不闪络对应的雷电流幅值与EGM模型计算的最大绕击雷电流幅值下设备的过电压,发现按照传统方式以最大绕击雷电幅值计算设备的最大过电压可能会丢失过电压水平最严重的情况。     

220kV高海拔变电站出线段采用500kV线路降压运行时的雷电侵入波过电压

笔者依托于某实际工程,计算了220 kV高海拔变电站出线段采用500 kV线路降压运行时站内设备上的雷电反击侵入波过电压,与采用常规220 kV出线的变电站相比,出线段采用500 kV线路降压运行时各设备上的雷电侵入波过电压更高,其中线路高抗上的过电压超过了其内绝缘保证强度;计算了采用不同避雷器配置方案进行保护时高抗上的雷电侵入波过电压,在距离高抗间隔16 m的位置装设避雷器时高抗上的雷电反击侵入波过电压较低,能够满足绝缘要求,但高抗处避雷器的放电电流超过了其标称值,对高抗处避雷器的放电能量进行校验发现其放电能量并不高;高抗处避雷器配置采用并联装设方案能够有效降低高抗上的雷电反击侵入波过电压且单只避雷器上的放电电流不会超过其标称值.     

计及冲击电晕的输电线路雷电过电压影响因素研究

基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,在考虑了冲击电晕对雷电过电压影响的同时,研究雷电流波形与幅值、避雷线布置方式、杆塔塔型、导线布置方式(包括导线排列方式、导线分裂数)、接地电阻等因素变化时,杆塔塔顶或导线上雷电过电压的特点及其参数关系,用以找到各种情况下输电线路雷电过电压的关键影响因素。结果表明:冲击电晕对输电线路雷电过电压的影响很大;雷电流幅值与波形、杆塔塔型、接地电阻对输电线路的反击过电压有较大的影响;而雷电流幅值与波形、避雷线布置方式、导线分裂根数对输电线路的绕击过电压有较大的影响。     

线路型500kV避雷器保护范围的研究

通过建立 5 0 0 k V线路安装线路型避雷器的模型 ,运用 EMTP程序计算 ,得到并讨论了雷电反击和绕击情况下避雷器的保护范围和它与操作过电压下的保护范围的不同     

绝缘横担类措施对10kV变电站雷电侵入波的影响

绝缘横担类措施会增加10kV变电站雷电侵入波造成的风险。采用ATP-EMTP建立了10kV变电站直击与反击雷电侵入波计算模型,推导了变电站内主设备平均故障间隔时间(Mean Time Between Failure,MTBF)的计算方法。计算并分析了进线段杆塔接地电阻、雷电流波头和幅值概率分布、改善措施对主变、站用避雷器MTBF的影响。结果表明:采用绝缘塔头或绝缘横担后,变电站主变雷电侵入波MTBF大幅降低;进线段杆塔接地电阻、雷电流波头和幅值概率分布对10kV变电站雷电侵入波MTBF影响很大;在变电站进线段母线处增加站用避雷器或者提高站用避雷器吸收能力,可以显著改善采用绝缘塔头或绝缘横担后10kV变电站的雷电过电压耐受特性。     

不同雷电侵入方式下线路避雷器放电电流分析

国标中规定避雷器标称放电电流是用来划分避雷器等级的、具有波形的雷电冲击电流峰值,它关系到避雷器选择、试验考核及运行应力。然而实际运行中,避雷器(简称MOA)放电电流与8/20μs相去甚远。本文通过搭建500kV线路避雷器模型,对不同雷电侵入方式下线路MOA的放电电流进行了仿真计算,结果表明:雷击塔顶及绕击情况下MOA放电电流波头均比8/20μs短得多;相同雷电流幅值下,雷电流波头越长,MOA放电电流波头也越长且幅值越低;相同雷电流波形下,雷电流幅值越高,MOA放电电流幅值也越高且波头越长,且安装相数及雷电波波尾对MOA放电电流影响不大。本研究对避雷器的合理试验提供了一定的依据。     

220 kV线路避雷器雷电绕击保护范围及优化应用研究

线路避雷器作为一种防治线路雷害的措施其功效已被业界广泛认可,但是线路避雷器运维困难且成本较高,如何量化避雷器的保护范围、准确进行安装选点是影响避雷器应用效果的关键问题。基于电磁暂态计算软件ATP-EMTP建立220 k V输电线路雷击电磁暂态分析模型,分别对线路避雷器的有效保护范围与绕击高电位转移特性、线路避雷器绕击雷害治理与杆塔接地电阻的配合关系等问题进行研究。研究结果表明,避雷器的保护范围由雷电流大小、杆塔接地电阻和档距共同决定,避雷器安装点的绕击高电位转移会造成相邻杆塔的绝缘闪络;利用线路避雷器进行绕击雷害治理,杆塔接地电阻整治应考虑高电位转移的影响;治理易受大幅值雷电流绕击线路段,建议采用多基塔连续安装避雷器的方式。     

基于先导闪络判据的变电站侵入波过电压的研究

变电站的雷电侵入波过电压与线路绝缘子串的闪络情况密切相关,文中基于ATP-EMTP,建立了500 kV变电站和进线段的雷电计算模型,研究了绝缘子串闪络判据对变电站雷电侵入波过电压的影响,校验了采用更符合线路实际运行情况的先导闪络判据时变电站的绝缘配合情况。研究结果表明:绕击情况下,绝缘子串采用先导闪络判据时变电站设备上的雷电过电压增大。其中距变电站1.5 km内,可能会对变电站设备产生威胁;而距离变电站1.5 km后,由于雷电波在传播过程的衰减和畸变,侵入波对变电站设备不构成威胁。为保证变电站的安全运行,应提高变电站进线段的防绕击措施。     

35kV电缆与架空混连线路雷击特性分析

电缆线路的安全稳定运行对整个配网系统的可靠性有重要影响。针对某公司35 kV电缆和架空线混连线路雷击绝缘损坏事故,使用电磁暂态分析软件ATP-EMTP,对其雷击特性进行分析,找出了事故原因,并为35 kV电缆和架空线混连线路防雷设计提供了依据。结果表明:1)混连线路的反击耐雷水平远低于纯架空线路;2)电缆长度对反击点的过电压影响较小,而对绕击点的过电压却有明显影响;3)在不同电缆长度下,电缆两端均安装避雷器可将电缆段的雷电冲击绝缘水平提升到纯架空线的绝缘水平以上。     

10kV线路避雷器直击雷放电电流的影响因素研究

10 kV线路避雷器雷击放电电流是其试验方法、型号选择和运行寿命评估的关键问题。采用电磁暂态程序(EMTP)和电气几何模型法,分析了首次和后续雷击典型结构10 kV线路杆塔和导线的情况下,首次雷击和后续雷击的雷电流波头、波尾和幅值概率分布、杆塔接地电阻和杆塔高度等因素对避雷器放电电流的影响。结果表明:首次雷击引起的避雷器放电电流幅值、波尾、年预计雷击数比后续雷击大得多;取雷电流中值波头、中值波尾首次雷击杆塔情况下,避雷器放电电流波形能量大于标称放电电流8/20 s波形;雷电流幅值分布中值电流增大,线路避雷器放电电流波头、波尾、幅值和线路年预计雷击数都增加。     

配电线路雷电感应过电压的避雷器防护分析

雷电感应过电压导致配电线路发生跳闸或故障的比例要远高于雷电直击,因此需要分析采用线路避雷器对配电线路感应过电压的防护效果。利用EMTP软件编程计算线路雷电感应过电压,分析安装线路避雷器对感应过电压的防护效果,讨论雷电流幅值和雷击点距线路距离、避雷器安装间距、接地电阻对避雷器抑制感应过电压效果的影响。分析结果表明:配电线路安装线路避雷器后能够在一定程度抑制雷电感应过电压;雷电流幅值越高、雷击点距线路近,避雷器抑制感应过电压的效果越弱;避雷器安装间距影响对感应过电压的防护效果,安装越密,线路感应过电压降低越明显。接地电阻对避雷器感应过电压防护影响非常大,过高的接地电阻会严重削弱避雷器对感应过电压的抑制效果,因此需要尽可能降低避雷器接地电阻。     

线路避雷器安装方案及效果分析

输电线路的雷害事故不仅会造成危险的雷电过电压,还可能扰乱电力供应。推荐采用有选择地加装线路避雷器的做法来减少雷电引起的绝缘闪络。以一条110kV传输线路为例,说明制定线路避雷器安装方案的原则:首先区分线路绝缘子闪络是由反击还是绕击引起的;线路避雷器的安装主要以保护易遭受雷击的个别杆塔为目的,除此之外,应兼顾整条线路耐雷水平的提高。     

500kV线路避雷器的设计与应用

介绍了500 kV交流输电线路用不同结构类型线路避雷器的特点;提出了线路避雷器应满足的技术性能要求;对其主要技术参数进行了设计计算,即额定电压值取396 kV(有效值),串联间隙距离为1400 mm时,能在1/2工频周期内可靠切断工频续流(工频续流值约2 A(峰值))。应用分析后认为,未安装线路避雷器的最小绕击闪络雷电流为19 kA,最大绕击闪络雷电流为40 kA,而两边相安装了线路避雷器后最小绕击闪络雷电流为64 kA;并给出了线路避雷器安装选点的一般原则及安装、运行过程中的注意事项。     

±1100 kV特高压直流线路无间隙线路避雷器雷电防护适用性研究

为抑制操作过电压，昌吉-古泉±1 100 kV特高压直流输电线路在线路中部安装多对无间隙避雷器，但针对无间隙避雷器兼顾雷电防护适用性的研究较少。本研究基于EMTP-ATP建立了雷电过电压瞬态传播模型，计算了特高压直流线路的雷击闪络率，分析了避雷器对雷电过电压的抑制效果和保护范围。结果显示无间隙避雷器对雷电过电压幅值、波形存在抑制作用，安装避雷器后，线路绕、反击耐雷水平增加。未加装避雷器的邻近杆塔依旧可发生雷击闪络，避雷器只可保护加装级杆塔。本研究基于计算结果提出了无间隙线路避雷器的优化配置原则，建议在满足操作过电压抑制要求的前提下，适当调整避雷器至地面倾角大于15°的中、高雷区、接地电阻较大的杆塔上。