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。     

±1100kV特高压直流换流站直流场雷电侵入波过电压研究

目前±1 100 kV特高压直流系统还没有工程实际,但直流电压由±800 kV提高到±1100 kV后,±1 100 kV直流换流站直流场防雷可能会面临一些新问题。例如线路进线段杆塔比±800 kV更高,绕击和反击电流会更大,导致直流换流站直流场雷电侵入波过电压也会更高,而受设备制造、运输能力和高度的限制,换流站设备的内外绝缘水平并不是按比例线性增大的,这样对±1 100 kV直流换流站直流场的避雷器布置和保护水平提出了更严格的要求。本文依托准东-重庆±1 100 kV直流输电工程,计算工程中换流站直流场的雷电侵入波过电压,对今后±1 100 kV直流工程提供了设计依据。     

直流输电线路防雷侧针防护效果研究

随着电力系统电压等级的不断提高,雷电绕击成为高压及以上输电线路雷击跳闸故障的主要因素,且山区高压输电线路绕击更为严重。防雷电绕击侧针是对高压及以上电压等级输电线路绕击雷防护的改进措施。以某500 kV直流输电线路为例,分析并比较了一基G1型杆塔附近15~30 m范围内安装防绕击侧针前后,线路绕击率及绕击跳闸率的变化情况。基于电气几何模型计算了防绕击侧针对最大绕击雷电流幅值的影响。通过定量分析发现,防绕击侧针安装以后明显降低了高压线路绕击率及跳闸率,且在降低高压输电线路的绕击雷电流幅值同时,起到将绕击雷转变为高压系统可以承受的反击雷的目的。可见安装防绕击侧针作为已投运的高压及以上电压等级输电线路的防雷改造措施,具有较好的实用性。     

500kV气体绝缘输电线路雷电侵入波暂态特性分析

气体绝缘金属输电线路(GIL)因其适合于远距离、大容量电力传输应用前景广泛,必须合理分析GIL雷击暂态特性以提高其防雷水平。介绍GIL技术相关优点,在ATPEMTP中建立500 kV架空线路、杆塔和GIL模型,分析雷电绕击和反击情况下GIL暂态过电压,比较GIL和XLPE过电压幅值差异,讨论避雷器对GIL侵入波过电压防护效果。仿真结果表明:绕击情况下GIL暂态过电压高于反击情况;GIL末端过电压高于其首端过电压,且随着GIL长度的增加,侵入波过电压幅值降低;在GIL首末两段安装避雷器能够有效提高其安全裕度;同等条件下,GIL雷电侵入波过电压高于XLPE电缆。GIL技术具体应用时需要详细分析其暂态特性。     

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。     

MOA对750kVGIS-GIL系统侵入波防护效果的研究

雷电波沿着输电线路侵入变电所,对变电所设备构成了很大的威胁。在某750kVGIS变电站的基础上,建立了以气体绝缘输电线路(GIL)作为GIS出线的750kVGIS-GIL系统。通过雷击塔顶和绕击输电线路这两种雷击方式以及考虑地面倾角、接地电阻的影响,利用EMTP程序计算了当雷电波侵入GIS-GIL系统后引起的在隔离开关(DS)、断路器(CB)、电流互感器(CT)以及变压器上的雷电过电压,并根据各设备能够有效地抑制雷电侵入波,从而保证了该750kVGIS-GIL系统内部各设备的正常运行。     

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。     

±500kV直流输电线路耐雷性能研究

直流架空输电线路的耐雷特性不同于交流系统,特高压直流输电线路杆塔高、跨度大,且工作电压幅值、极性不变,使得雷击直流高压输电线路的概率增大,有必要对直流架空输电线路耐雷性能进行研究。针对近年来葛南±500 kV直流输电线路多发的雷击故障,以葛南±500 kV直流单、双回架空输电线路为工程背景,采用ATP-EMTP和电气几何模型法分别对线路的反击和绕击耐雷性能进行了仿真计算研究,并与交流输电线路耐雷性能进行了分析比较。研究表明:±500 kV直流输电线路的雷电绕击跳闸率远高于反击跳闸率;工作电压对雷电先导发展、建弧率以及导线绕击距的影响比交流更大,使得直流输电线路正极性导线的雷击跳闸率高于负极性。     

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。     

750kV敞开式变电站雷电侵入波过电压的研究

以某750kV敞开式变电站为例,建立了同杆双回架空进线方式的AIS系统模型;研究了雷电侵入波过电压计算模型的误差及其影响因素,采用ATP对雷电侵入波过电压进行了计算。结果表明,①三种杆塔模型计算结果相差近7%,最好采用多波阻杆塔模型,以免造成较大误差;②当杆塔冲击接地电阻在10Ω以上时,MOA上的残压急剧上升,对设备的安全运行造成较大威胁;③变电站接地电阻对过电压值影响不大;④地面倾角增大,变电站内部各设备的过电压值及流过MOA的最大电流也随之增加,山区线路防雷尤为重要。     

±500 kV混合直流受端VSC换流站的雷电侵入波过电压研究

LCC-VSC混合直流系统结合了LCC输送大容量电能,VSC适用于向弱交流电网系统输电且不发生换相失败的优点,使输电形式更加灵活.由于常规直流的VSC改造工程一般沿用已有的架空输电线路,因此可能对受端的VSC换流站造成雷电侵入过电压的危害.笔者首先对改造后的受端VSC换流站参数进行介绍,并结合换流站设备布置建立了不同雷...     

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。     

云南高海拔地区雷电活动分布规律的研究

为获取云南省的雷电活动规律,结合雷电定位系统2005年—2008年的雷电监测数据,对整个云南省的落雷次数、雷暴日、落雷密度等雷电参数进行统计分析,并对雷电流幅值分布进行拟合。结果表明,采用IEEE推荐的表达式比雷电定位系统测量的雷电流幅值累积概率曲线和概率密度曲线拟合效果比采用我国现行规程中推荐公式要好,规程推荐的雷电流幅值累积概率在大于29 kA时比实际值大,而规程推荐的典型杆塔反击耐雷水平大于41 kA,这使得反击耐雷水平的设计趋于保守。根据电气几何模型的基本原理,对输电线路的绕击跳闸率进行计算,结果表明实际雷电流幅值概率密度计算得到的绕击跳闸率将比规程推荐公式计算值大,当最大绕击雷电流达到80kA时,所有电压等级的绕击跳闸率将是规程计算绕击跳闸率的4倍以上,这与目前高压输电线路雷击跳闸率比设计值偏高的事实基本相符。     

±400kV柴拉直流线路雷害风险评估及治理策略研究

基于线路自身参数、海量雷电监测数据及高精度地形地貌参数,综合改进后的电气几何模型及ATP/EMTP方法,完成±400kV直流输电线路绕、反击跳闸率计算,结合跳闸率指标实现线路雷害风险评估。利用线路坐标、合理划分网格,获取各基杆塔实际地闪密度值;以杆塔为单位挖掘度地形地貌信息,计算获得针对导线侧的地面倾角值;利用改进后的电气几何模型方法,基于线路自身参数搭建ATP/EMTP仿真模型,计算线路最小绕击耐雷水平及反击耐雷水平;结合雷电流入射角及导线侧地面倾角值,获得极I、极II最大绕击耐雷水平;以杆塔实际地闪密度值及绕、反击耐雷水平为基础,计算青海±400kV柴拉直流输电线路杆塔绕击(极I、极II)、反击雷击跳闸率,并结合实际跳闸率指标,实现线路逐基杆塔的雷害风险评估,并根据线路特性提出针对性的治理策略,实现柴拉直流防雷有效治理。     

基于先导发展模型的±800kV直流输电 线路的雷电屏蔽性能评估

基于先导发展模型,分析了±800 kV输电线路直线塔的雷电屏蔽性能,并研究了工作电压、杆塔高度、地形地貌和线路保护角的影响规律,结果表明,正极性工作电压使得最大绕击电流和绕击率增加,而负极性工作电压使得最大绕击电流和绕击率有所降低,但整体而言,考虑工作电压的线路绕击率高于不考虑工作电压的情况,前者约为后者的两倍;随着线路杆塔高度和保护角的增加,直流线路的雷电绕击跳闸率逐渐增大;大地平面朝着线路侧倾斜,会增强地面的屏蔽效应,使得雷电绕击线路的概率降低。考虑直流输电线路的实际参数,评估了四川省±800 kV锦-苏直流输电线路、±800 kV宾-金直流输电线路和±800 kV复-奉直流输电线路的雷电屏蔽性能,发现了直流输电线路的雷电屏蔽性能的极性效应,并获得了3条直流输电线路的高风险杆塔分布,为线路的防雷改造提供了指导。     

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。     

一起换流站直流滤波器干式电抗器过电压损坏分析

±800 kV宜宾换流站极II直流滤波器场在2020年出现4次异响现象,视频监控显示干式电抗器区域发生放电,停电检修发现干式电抗器匝间绝缘损坏。根据雷电定位系统,直流输电线路通道在4次干式电抗器放电时刻均有落雷,直流母线、直流滤波器的故障录波显示电抗器放电时刻双极母线侵入雷电波,由此判定电抗器放电是由雷电诱发。用于保护干式电抗器的避雷器未见异常,干式电抗器两端承受的雷电过电压并未超过设计值。考虑到直流输电线路通道长且雷电活动频繁,判断干式电抗器匝间绝缘击穿应是由材料在频繁承受雷电过电压下发生劣化造成。     

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。     

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.     

柔性直流输电工程金属回流电缆桥臂电抗器阀侧接地故障的研究

国内关于柔性直流工程的过压保护以及绝缘配合研究较少。依托厦门双极柔性直流输电工程,重点研究了金属回流电缆桥臂电抗器阀侧接地故障的暂态特性。通过PSCAD软件,搭建了中性母线设备的过电压仿真模型,计算了其快波前过电压。采用IGBT晶闸管过电流保护和CBN避雷器过电压保护策略,提出了有效的优化布置方案。结果表明:中性母线设备内绝缘过电压安全裕度配合系数宜取值1.15;中性母线设备雷电冲击耐受电压宜参照交流66 kV或者35 kV的设备。绝缘配合方案可为中性母线关键设备的选型、试验提供重要依据。