变电站连接高电压等级输电线路的雷电性能研究

以一个典型的巴楚220 kV开关站接入750 kV线路工程为例,采用EMTP程序计算了雷电侵入波过电压水平,确定了变电站避雷器配置方案,并选择了站内设备的绝缘水平。     

电站避雷器配置方式对雷电动作负荷的影响

电力系统运行中,运行方式的改变、开关的操作或者雷电等扰动,都会形成过电压,对电气设备和电力系统的正常运行造成危害。避雷器具有优异的电气保护特性,常被用做变电站过电压的主保护,但是其保护效果受到其电气性能参数、配置方式的影响。以750 kV变电站为例,研究了电站用避雷器配置方式对雷电冲击下流过避雷器最大雷电流峰值和避雷器吸收能量的影响,即对避雷器动作负荷的影响。避雷器的标称放电电流越大,避雷器的额定电压越高,避雷器的保护水平相应降低,会影响对被保护设备的保护可靠性。     

多雷地区升压站雷电侵入波保护的研究

对多雷地区升压站雷电侵入波过电压保护进行了研究,给出了不同运行方式下升压站内设备上的雷电过电压最大值,以及各设备绝缘水平选择和绝缘裕度。根据推荐的各设备绝缘水平,得出各设备的绝缘裕度可达15%～35%,验证了升压站耐雷的可靠性。计算结果可供发电厂变电站进行雷电侵入波保护设计时参考。     

额定电压780kV特高压交流避雷器电位分布计算与测量

适当降低避雷器额定电压可优化绝缘配合,降低特高压变电站的过电压水平或降低对设备的绝缘水平,提高工程经济性。但额定电压的降低代表避雷器内部电阻片荷电率升高,影响其电位分布均匀性。为了定量分析降低额定电压的特高压交流电站用避雷器的电位分布特性,以Y20W-780/1526型UHV MOA样机为研究对象,基于电场数值计算方法,在Ansys软件中建立3D有限元仿真模型,对5种均压电容配置方案的避雷器电位分布进行计算,选取电位分布最优的配置进行试验实测。试验采用无线测量系统,在一柱电阻片间布置36只传感器,通过测量电阻片的电流承担率反映避雷器轴向电位分布情况。对比仿真计算与试验实测结果得出两者的电位分布曲线变化趋势基本一致,最大相对偏差7.32%。考虑电阻片任意组装时电容分散性对避雷器电位分布的影响,计算出Y20W-780/1526型避雷器电位分布不均匀系数为1.129 6。验证了均压环、法兰及外套尺寸结构等条件不变的前提下,通过合理配置均压电容,可降低额定电压的特高压交流电站用避雷器满足技术规范中电位分布不均匀系数不应大于1.15的要求,研究结果可为特高压交流电站用避雷器降低额定电压设计提供参考。     

考虑雷击过电压分布特性的特高压直流线路避雷器装设策略研究

避雷器是输电线路防雷保护的有效手段之一,特高压直流线路避雷器由于本体长度、荷载、安装难度等原因,一般采用杆塔立柱式及拉V式装设方案,为保障避雷器过电压保护可靠性,有必要对这两种方案下避雷器与绝缘子的绝缘配合关系进行研究。文中根据行波在导体上传播时的波过程,将直流特高压杆塔等效成多波阻抗模型,利用ATP-EMTP搭建雷击过电压仿真电路,分析了杆塔雷击过电压的分布特性。针对避雷器装设方案的保护性能,提出了一个保护裕度系数概念,经研究计算发现,这两种方案的避雷器保护裕度在相同线路绝缘水平和相同避雷器50%冲击放电电压情况下,采用杆塔立柱式避雷器装设方案的保护裕度最高,是特高压直流线路避雷器两种装设方案中的最优装设方案。     

500kV多雷区核电厂变电站雷电过电压仿真计算分析

雷电作为十大自然灾害之一,严重影响着电站的安全稳定运行,尤其是对于多雷区新投运的核电厂超高压变电站,有必要进行雷电侵入下设备节点过电压水平分析和绝缘校核。采用ATP-EMTP软件建立了500kV多雷区核电厂变电站的仿真模型,仿真计算了雷电波不同侵入方式、不同雷击点和变电站不同运行方式下站内关键设备上产生的雷电过电压,并进行了雷电冲击绝缘校核。结果表明:近区雷击时,雷击2号杆塔为最严重状态;在单变压器单母线单出线方式或单变压器单出线方式运行时,运行方式对变电站各设备过电压影响较小;在现有防护下,各关键设备能够耐受50年一遇的雷电冲击,并具有充足的保护裕度。     

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.     

氧化锌避雷器在高原地区电网中的选用

分析了高原地区电网选用氧化锌避雷器应考虑的问题,利用MOA残压低的特点以补偿高海拔地区外绝缘的降低;在保证绝缘配合裕度的前提下合理地选择MOA的额定电压,降低MOA的荷电率;并推荐采用主变压器中性点加装过电压保护间隙的措施以提高MOA运行可靠性。文中还就中性点非直接接地电网中的35kV变电站选用MOA的问题进行了初步分析与探讨。     

发电机故障分析与避雷器的选择

某热电厂2号发电机遭受雷电过电压时,发生了击穿,造成了发电机跳闸损坏。分析表明是避雷器选型错误,即使用了额定电压为10.5kV,型号为YH5WZ-17.5/45的变电站专用避雷器,而正确选择应为YH5WD-13.5/31的电站型专用避雷器。阐明了选择发电机避雷器的原则:不论发电机输送的电力系统结构有多么复杂、情况有多么特殊、谐振过电压的发生机率有多高,必须根据发电机的额定电压,选择发电机专用的避雷器。     

换流站主设备绝缘配合研究

根据绝缘配合的要求,分析了直流输电系统过电压的特点。结合某换流站的实际情况,对该站主设备的绝缘配合进行了研究。针对换流站内设备产生的各种过电压,提出了相应的保护措施和绝缘配合方案,并比较了各设备的保护水平与绝缘水平,确保设备具有一定的绝缘裕度。经过几年的运行,证明该站主设备的绝缘配合具有安全可靠、经济合理、性能稳定等优点。     

变电站用10kV避雷器运行状态在线监测装置的研制

金属氧化物避雷器(MOA)广泛应用于10 kV变电站电力设备的过电压保护,这种避雷器由于使用量大且分布广,导致查找故障点困难,为此研制了变电站用10 kV避雷器运行状态在线检测装置。首先利用EMTP软件仿真得出只有氧化锌避雷器的阻性电流分量才能真实准确地反映出避雷器运行状态,其次介绍了用谐波分析法对MOA的阻性电流进行监测的原理,并设计了一种基于微功率无线通信技术的氧化锌避雷器的远程在线监测系统来实现对MOA状态的实时监控,最后进行了试验分析。     

基于ATP-EMTP对500kV输电线路取消合闸电阻的仿真研究

以500 kV输电线路空载线路投切操作过电压为研究对象,利用电磁暂态计算程序(ATP-EMTP),分别对合闸电阻,高性能避雷器对三相同期合空载线路过电压抑制效果进行仿真研究,从合闸电阻两端电压差,避雷器安装位置和吸收能量能力等几个方面讨论了避雷器取代合闸电阻实现的可能性,对500 kV输电线路操作过电压的防护方案进行优...     

加强线路绝缘对变电站侵入波及避雷器通流的影响

以广东电网近几年发生的雷电侵入波事故为例,利用ATP-EMTP仿真软件,分析了广东电网近年来加强线路绝缘对变电站侵入波水平及避雷器通流的影响。仿真结果表明,安装变电站出线避雷器,可减少线路绝缘水平提高对变电站内电气设备的影响。通过讨论变电站内各避雷器的通流,提出了选择变电站避雷器标称电流的建议:出线避雷器选择标称电流较大的避雷器;在安装出线避雷器的条件下,站内母线和主变处避雷器可选择标称电流较小的避雷器。     

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。     

客运专线牵引变电所雷电过电压保护方案研究

主要研究了客运专线220 kV牵引变电所进线侧和馈线侧雷电过电压保护方案,基于ATP-EMTP软件建立牵引变电所雷电过电压仿真模型,对各种避雷器设置方案进行了仿真分析。通过仿真分析选择了最佳的避雷器设置方案,即进线侧在跨条两侧和变压器前均设置一组避雷器,馈线侧在电缆与接触网连接处和GIS开关柜内均设置一组避雷器。     

特快速暂态过电压下避雷器模型的研究与应用

目前,由于多种因素,金属氧化物避雷器在抑制特快速暂态过电压(VFTO)方面的应用有限。为了满足VFTO下避雷器的动态特性的需求,笔者介绍一种适用于VFTO计算的避雷器模型,由于避雷器电容效应,造成高频下残压和放电电流之间存在时间延迟,导致避雷器响应速度变慢。结合实例,对采用文中建议的模型和IEEE建议的模型下的VFTO做了仿真分析。结果表明:改进的Micaela避雷器模型在冲击电流波前时间<1μs具有较好的动态特性及精度,适用于VFTO的研究。     

一起110kV GIS内置避雷器的故障诊断及原因分析

随着变电站的大量采用封闭式组合电器设备(GIS),罐式金属氧化物避雷器近年来得到大量广泛的应用,作为提高系统运行可靠性和限制电力系统过电压的重要保护设备,其设计技术水平、生产工艺和运行检测技术在不断的提高和完善中。介绍了一起110 kV封闭式组合电器GIS内置避雷器的故障诊断,通过解体检查,证实了避雷器故障系由绝缘支撑杆缺陷导致电阻片劣化引起的。     

750kV GIS中金属氧化物避雷器对VFTO影响的研究

随着超高压气体绝缘变电站(GIS)的广泛使用,由隔离开关(DS)和断路器(CB)操作引起的快速暂态过电压(VFTO)的危害越加明显。以西北地区750 kV官亭GIS变电站为计算原型,利用电磁暂态程序(EMTP)对不同运行方式下GIS设备上的VFTO进行数值仿真计算和分析。重点在于对不同运行方式下金属氧化物避雷器(MOA)的限制过电压效果进行分析。计算结果表明:DS无分合闸电阻时,MOA防护效果更明显;MOA主要的抑制效果体现在MOA附近的设备上,对于远离MOA的设备上的VFTO的抑制效果较小;由于VFTO持续的时间极短,通过MOA的能量很小。     

中压配电装置的过电压及其对策

对中压配电装置中的过电压分类研究，是保障供电的必要条件。了解谐振过电压的产生与对铁磁谐振过电压限制，建议采用避雷器与HXB型消弧及消谐过电压保护装置。