应用高频磁环抑制GIS中特快速暂态过电压和雷电过电压仿真分析

GIS变电站内的隔离开关切合空载母线操作时,引起的特快速暂态过电压(VFTO)及输电线路雷击产生的雷电过电压对变电站内的电气设备特别是变压器构成威胁。采用在隔离开关与母线之间、变压器与避雷器之间安装高频磁环(并联阻尼电阻)的保护方法,并结合实例进行仿真分析,结果表明,安装高频磁环(并联阻尼电阻)能有效降低VFTO和雷电过电压的幅值和陡度。     

基于EMTP的10 kV配电线路雷电感应跳闸率计算

雷电感应过电压导致的10 k V配电线路跳闸事故十分频繁,需要合理计算线路雷电感应跳闸率并采取针对性防护措施。利用EMTP中的MODEL模块编程计算线路雷电感应过电压,建立线路模型考虑线路闪络跳闸情况,利用区间统计法求取配电线路雷电感应跳闸率,分析线路工频电压对感应跳闸率的影响,最后讨论安装避雷器的防护效果。分析结果表明:配电线路三相感应过电压波形较为类似,过电压幅值相差不大;雷击点距离线路越近,感应过电压可能引发的线路跳闸次数越多;线路工作电压对雷电感应跳闸率的影响很小,基本可以忽略。安装避雷器可以降低雷电感应跳闸率,每基杆塔安装避雷器的相数越多,避雷器安装间隔越密,防护效果越明显。     

一起矿区电网雷击打坏主变事故分析及改造措施

针对屯兰110 k V变电站发生的雷击打坏主变事故,并结合现场调查和实验室试验情况,对事故的原因进行了计算分析。认为母线避雷器的接地引下线太长、变电站的冲击接地电阻过大、雷电过电压未经过进线段保护进行有效限制,侵入的雷电波幅值过高是这起雷害事故的主要原因。提出了以下针对性的改造措施:对变电站的接地装置进行优化改造、规范站内避雷器接地引下线的长度及布设位置、在进线段杆塔上装设无间隙的氧化锌避雷器、对装设有线路避雷器杆塔的接地装置和接地电阻进行检测。通过以上改造,消除了变电站防雷保护的隐患,大大提高了矿区电网的供电可靠性。     

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。     

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。     

线路避雷器在交流特高压大跨越线路中的应用

以实际1 000 k V大跨越工程为例,依据设计规范确定了大跨越雷电过电压要求的绝缘子片数和空气间隙取值,利用ATP-EMTP建立具有频率特性的输电线路仿真模型,根据实际的绝缘子串长和塔头尺寸计算了大跨越线路的耐雷性能,分析了安装线路避雷器对耐雷性能的影响。结果表明,避雷器显著提高大跨越线路的耐雷水平,降低雷击跳闸率。     

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...     

柔性直流输电系统接地故障下过电压特性研究

柔性直流输电技术是一种新型的直流输电技术,它以采用全控型电力电子器件的电压源型换流器为核心构建直流输电工程,具有很好的应用前景。利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立两端柔性直流输电的仿真模型,针对其5种接地故障与雷电过电压下柔性直流输电系统中的过电压及过电流特性进行研究,研究结果表明雷电过电压与交流系统单相接地后断路器自动重合闸操作造成交流母线上的过电压比其它接地形式造成的过电压严重。基于上述分析,最后给出了避雷器的配置方案。     

GIS中阻尼母线等效装置的抑制仿真研究

超高压GIS中隔离开关的开闭合可能产生特快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage, VFTO),而VFTO会对GIS及其相连设备造成破坏，因此如何削弱VFTO对其他设备的影响迫在眉睫。以某500 kVGIS变电站为研究对象，对隔离开关开闭过程进行仿真建模，模拟VFTO的产生并对其波形进行分析，随后对避雷器的抑制效果进行了仿真验证，然后对只加装阻塞特定频带的阻波器进行了特性仿真，最后对阻尼母线方法进行优化。通过对比不同措施下的VFTO仿真结果，发现阻波器对VFTO的幅值和陡度有抑制效果，比避雷器的保护范围更广，而阻尼母线等效装置的效果比避雷器与阻波器的效果更好，可以将幅值抑制到1.14 p.u.,并通过仿真得出阻尼母线等效装置的最佳安装位置在距隔离开关6 m处。     

500kV GIS变电站雷电侵入波保护方案及波形分析

针对雷击输电线路引起站内电气设备产生过电压的问题,提出了四种不同的保护方案,通过ATP软件仿真,对站内变压器、电抗器、CVT及GIS入口各方案下的电压进行保护裕度和经济性分析,得出在进线入口处装一组敞开式避雷器,和在单元主变压器附近装设一组封闭式避雷器,可以有效降低雷电侵入波过电压;利用分形理论对各方案下变压器的电压波形进行分形维数和Kolmogorov熵的比较,得出K熵与保护裕度之间存在正相关性;提出利用分形学波形特征可进行保护方案的选择,即当P≥Pi时,符合设计要求。     

海上风电场220 kV海底长电缆送出线工频及操作过电压研究

过电压是威胁电缆线路安全的重要因素。由于海底长电缆线路的高电容特性,可能产生较为严重的过电压。结合工程实际,基于ATP-EMTP对两种典型的海上风电场及其输电的220 k V海底长电缆线路进行建模,并对海缆参数进行修正,对不同系统容量、不同长度、不同电缆类型下的海底电缆线路的工频过电压及2%统计合闸过电压进行仿真计算,同时计算了断路器发生一次重燃的分闸过电压。结果发现,在仅配置避雷器的情况下就能将操作过电压抑制在安全范围内,决定海底长电缆线路绝缘水平的主要因素是工频过电压。     

项目与招标信息

南京筹建第二座 50 0 k V变电站南京市仙西新区规划区内将矗立起一座 5 0 0 k V变电站龙潭变电站。 2 0 0 2年 5月 2 4日 ,变电站选址工作最后敲定 ,地点在栖霞区摄山镇下西岗地区。根据预计 ,2 0 0 5年、 2 0 1 0年南京市最高用电负荷将达到 3 4 0 0 MW和 42 90 MW,比该市 2 0 0 0年的最高负荷分别高出 840 MW和 1 73 0 MW。仅靠目前唯一的一座 5 0 0 k V东善桥变电站 ,缺口还很大。适度超前建设 5 0 0 k V龙潭变电站被南京市政府列为 1 0大重点工程的主要项目之一。5 0 0 k V龙潭变电站一期工程安装 1 0 0 0 MVA安主变压器一组 ,5 …     

一种保护变电站220kV断路器用串联小间隙氧化锌避雷器的研究与应用

对2007年大连地区连续发生的两起变电站220 k V线路出口断路器雷击爆炸故障原因进行了分析,并依据爆炸原因研制了一种安装在线路终(首)端塔上专门用于保护220 k V断路器绝缘免受雷击爆炸的串联小间隙氧化锌避雷器;阐述了该产品的研制方案、研制目标和主要技术参数;产品通过了中国电科院进行的型式试验,并于2007年底陆续投入电网使用,经过多年的实践验证,效果良好,目前已在电力系统中推广应用。     

一种110kV半户内站消音降噪改造方案的研究

对于早期建设完成110k V半户内站,由于周边环境的变化,经常遇到消音降噪改造的问题。文章以110k V合作化路变电站为列,提出了一种半户内站消音降噪改造方案,通过治理前噪声实测和治理后噪声预测对比,确定该方案可满足工程Ⅱ类标准的环境噪声要求,并可在类似变电站的消音降噪改造中推广使用。     

高空核电磁脉冲对变压器耦合效应的研究

高空核电磁脉冲(HEMP)环境会在输电线路上产生电磁干扰,将影响与之相连的电力设备的运行状态。为研究高空核爆电磁脉冲对变压器的影响,避免绝缘损坏造成的事故,建立了核电站供电系统的电路模型,考察了高空核爆发生后在变压器首端绕组产生过电压的规律。建立变压器绕组多导体传输线模型,计算出绕组每匝的对地电压,并对过电压情况进行分析,提出了合理的防范措施。以母线上未安装避雷器的单线单变压器运行状态为例,当从架空线路传入10/100 ns的脉冲电流,变压器匝电压最大值出现在绕组靠首端的几匝/几饼,本案例中的电压最大值和匝绝缘电场强度均在500kV变压器耐受电压范围以内,满足关键设备的绝缘设计水平。目前,针对高空核电磁脉冲对变压器影响的研究较少,本研究结果可为核电站供电系统的设计与防护提供参考,提高供电稳定性。     

并联电容器组用避雷器吸收能量试验研究

并联电容器装置采用避雷器作为相对地过电压保护设备,吸收能量是避雷器的一项重要设计参数,目前该参数如何选择缺少研究基础。本文依据工程参数,设计了10kV、4 800 kvar并联电容器装置分闸重击穿模拟试验平台,通过导通与开断并联的TVS模拟实现开关重击穿,并精确控制重击穿时间。试验得到了开关正常分闸和分闸重击穿两种情况下,电容器组相对地的过电压波形和避雷器的电流波形,采用电压电流积分法计算得到了注入避雷器的能量。根据试验与计算结果分析提出了10kV并联电容器装置用避雷器吸收能量按照1 k J设计即可满足运行要求的建议。     

3种防雷技术在确保反击耐雷水平时的配合应用方法

高土壤电阻率地区输电杆塔接地降阻困难,采用其他防雷措施与降阻措施配合使用,以确保输电线路的反击耐雷水平,可取得更好的技术经济效益。采用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP搭建输电线路雷电过电压仿真模型,分别研究110 kV、220 kV和500 kV输电线路降低接地电阻、增加绝缘子片数以及加装线路避雷器对其反击耐雷水平的影响。结果表明,接地电阻允许值从20Ω放宽至25Ω时,线路的绝缘子片数仅需增加1片即可达到接地电阻值为20Ω时的耐雷水平;在线路两边相同时安装线路避雷器时,110 kV、220 kV和500 kV输电线路的反击耐雷水平分别提升了59.15%、63.1%、95.8%。通过经济比较,认为4 000Ω·m的高土壤电阻率地区降阻方案具有较差经济效益,放宽接地电阻并在加装两边相避雷器的方案具有较好的综合技术经济效益。所得结果,可为降低高土壤电阻率地区输电杆塔设计、施工成本提供方法指导。     

110 kV悬式绝缘子式限压器的电场分布优化

悬式绝缘子式限压器是一种将带间隙线路避雷器和线路绝缘子集成一体的新型防雷装置,兼具限制雷电过电压和悬挂导线的功能,具有安装简便、性能稳定等优点。应用Comsol Multiphysics的电学模块,对系统电压下的110 kV悬式绝缘子式限压器进行了电位和电场的仿真分析。通过改变限压器的结构形式,对限压器的电场分布进行了优化。分析结果表明,阀片柱置于两端的两体结构的电场分布更均匀,满足国家电网公司特高压试验示范工程的场强控制要求。     

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。     

钢结构变电站体系优化设计研究

变电站多层钢结构体系作为新型的工业化建筑形式具有良好的应用前景,为了得到标准化、经济化的变电站工程结构方案,推广电网领域钢结构变电站的建设,以中化110k V变电站为对象,对其多层钢框架结构方案进行优化设计研究,按照钢结构常用构件截面给出初始方案,设置不同次梁间距、柱距对比方案,并分别利用PKPM、MIDAS软件对各方案计算分析、校核对比,考察不同梁距、柱距对结构整体性能的影响,进而得到最优结构布置方案。分析结果表明,在满足合理应力比分布范围及合理变形范围前提下,次梁间距的调整对结构用钢量的影响不大,柱间距的调整对结构用钢量影响较大;综合考虑结构用钢量、楼板厚度及施工便捷性,柱距为5.1m的结构方案为最优方案,为变电站钢结构体系的推广应用提供了技术参考。