500kV变电站雷击保护的建模分析

笔者利用国际先进的图形化电磁暂态计算程序ATPDraw3.5进行500kV变电站雷击过电压的建模研究。在研究时将变电站和进线段结合起来,考虑雷击点的近雷区和远雷区、雷击杆塔绝缘子串冲击伏秒特性、线路上的感应过电压、工频过电压和进线段杆塔冲击接地电阻等因素的影响,从而对雷电侵入波系统进行建模分析。这为防护雷电过电压、保护电气设备提供了有价值的参考依据,为高压变电所雷击保护研究分析提供了有效的方法。     

220 kV GIS变电站雷击过电压分布特征仿真研究

以EMTP-ATP为研究工具,将220kV变电站与其进线段结合起来,搭建了包含电气设备、杆塔、雷电流、输电线路、避雷器及绝缘子闪络的仿真模型,分析了落雷位置、接地电阻变化、工频电压影响及避雷器保护距离变化等情况下电气设备过电压分布特征规律,研究结果可为实际变电站雷击过电压防范提供工程指导作用。     

变电站进线段应用避雷针保护的优势

针对在研究雷击变电站高压进线段时雷电波侵入造成的电气设备过电压问题,采用PSCAD/EMTDC搭建雷电波入侵变电站的整体模型并进行仿真分析。对雷击杆塔、雷击档距中央避雷线、绕击导线3种雷击情形分别进行仿真计算,比较了避雷线引至变电站的门型架构即避雷线全线保护与避雷线终止在终端杆塔,变电站避雷针与终端杆塔上装设的避雷针联合保护剩余线路两种情形下雷电侵入波对变电站电气设备的影响。经分析后者能够有效地防止终端杆塔至变电站间的档距落雷,且减小了雷击进线段时的反击过电压。     

750kVGIS变电站雷电侵入波过电压的研究

为使模拟计算结果更接近实际,需要研究雷电侵入波过电压计算模型的误差及影响因素,基于输电线路的伏库特性,用简单的电路模型模拟输电线路电晕特性,建立了集中电感、单波阻和多波阻3种杆塔模型;研究了电晕效应对雷电过电压及杆塔模型对变电站雷电侵入波过电压计算结果的影响。利用EMTP计算雷击塔顶和绕击输电线路2种雷击方式下750kVGIS变电站内断路器、电流互感器及变压器等设备雷电侵入波过电压的结果表明,冲击电晕使雷电侵入波产生很大的衰减和变形,和不考虑电晕所得过电压幅值相差约5%;3种杆塔模型算得的结果相差近10%;GIS出线方式等其它因素对过电压值也有较大的影响。     

特高压变电站雷电侵入波的计算分析

为研究雷电侵入波过电压对特高压变电站及电力系统安全运行的影响,针对典型特高压GIS变电站的设计接线方式,利用ATP-EMTP对雷电侵入波在站内电气设备上产生的过电压水平及影响因素进行了分析研究。计算结果表明:变电站运行方式、雷击点、冲击杆塔接地电阻及主变压器与避雷器间的电气距离等均不同程度地影响站内设备的过电压水平;特高压变电站较高幅值的雷电侵入波过电压主要来自进线段近区绕击,主变压器的最大绕击过电压可达1924.2kV;在初始避雷器保护方案基础上,将主变压器与避雷器的电气距离设置在15m内、出线高抗与避雷器间的电气距离设置在10m内可提高设备的保护裕度。     

110kV变压器中性点雷击过电压分析

110kV电网在全国覆盖范围大,线路和变电站容易遭受雷击,雷电波沿输电线路侵入或直击变电站在变压器中性点上产生过电压,对中性点绝缘构成威胁,因此研究雷击下变压器中性点过电压表现特性及引入过电压保护设备后的限压效果具有实际意义。根据某110kV变电站接线情况,结合雷击过电压理论及110kV变压器中性点绝缘性能,利用电磁暂态分析程序ATP对雷击线路雷电波侵入变电站和雷直击变电站情况下变压器中性点过电压进行仿真,分析变压器中性点过电压值及引入氧化锌避雷器后限制过电压情况,提出了增大变压器中性点避雷器通流容量限制中性点雷击过电压的措施。     

500kV变电站雷电过电压仿真与分析

电力系统中500 kV变电站被称为电力系统运行的枢纽。当发生雷击时,会造成电压过高,致使变电站大面积停电,影响电网系统正常运行。为了提高电网运行的可靠性,通过电磁暂态仿真软件(ATP-EMTP)对某500 kV变电站雷电过电压进行仿真分析。考虑雷击位置的不同,比较变电站主变压器过电压值的大小;为寻求最佳防雷保护,研究杆塔接地电阻对主变压器过电压的影响。分别分析远雷区和近雷区杆塔电阻值对电气设备过电压的影响;研究主变侧安装避雷器对雷电过电压的抑制作用,并探讨避雷器与主变的距离对变电站的防护效果。仿真结果表明,雷击2号杆塔时主变压器的过电压值最高;改变近雷区杆塔接地电阻值对电气设备过电压值影响更大;综合考虑主变与避雷器的距离在50 m之内可有效保护变电站稳定运行。     

66kV变电站系统防雷与绝缘配合研究

以某变电站发生的雷击事故为例,以电磁暂态程序ATP-EM TP为计算平台,搭建了雷击输电线路雷电侵入波侵入变电站的计算模型。采用ATP-EM TP对站内各电气设备上可能出现的最大雷击过电压值进行了定量计算,分析了雷击造成事故的过程和输电线路绝缘变化对侵入变电站雷电过电压的影响,并提出了防雷改进措施。计算结果表明:输电线路绝缘变化对变电站内电气设备上的过电压幅值基本没有影响。     

冲击电晕模型下的1000kV输电线路雷电过电压分析

1000k V输电线路的雷害事故是造成输电线路跳闸的重要原因,因此对特高压输电线路进行雷电过电压研究是十分必要的。在我国变电站的绝缘裕度设计中,忽略了输电线路上的冲击电晕是影响雷电波衰减和变形的一项重要因素,从而使得对电气设备的绝缘要求过严。本文采用国际通用的电磁暂态程序ATP-EMTP程序对雷击下的1000k V输电线路的不同电晕模型进行仿真,并探讨改进的电晕模型,计算结果为1000k V特高压输电线路的的防雷设计和运行提供了参考。     

500kV GIS变电站雷电侵入波过电压分析研究

500 kV变电站在发生雷电侵入过电压时,雷电波将沿线路传入变电站,严重影响设备的绝缘水平.对金属氧化锌避雷器(MOA)的工作原理、特性以及建模进行了分析,以某500 kV GIS变电站为对象,利用ATP-EMTP(电磁暂态程序)对雷击侵入波过电压进行了仿真研究.计算了变电站进线落雷时GIS内部断路器、隔离开关、电压互感器、电抗器及出线套管和变压器上的雷电过电压,比较了MOA在不同位置和运行方式下的雷电过电压,分析了MOA的防雷效果.结果表明,雷击于#2和#3杆塔时站内电气设备上的过电压幅值最高可达1689.3 kV,通过合理位置加装MOA,过电压幅值降至625.2 kV.     

750kV敞开式变电站雷电侵入波的防护

雷电波沿着输电线路侵入变电站,对变电站设备构成了很大的威胁。为此笔者将某750kV敞开式变电站和进线段结合起来,根据具体的雷击条件,将雷电流直接作用于雷击点,把输电线路、铁塔、变电站内的连接线、母线和电气设备作为一个网络整体来考虑。采用国际通用的电磁暂态计算程序(EMTP)对雷电侵入波过电压进行了计算,给出了不同运行方式下不同避雷器配置方案的变电站设备上的绕击和反击雷电过电压最大值并进行了分析,最后提出了避雷器的布置方案。结果表明,MOA可以抑制南雷电侵入波产生的过电压,从而能够有效保护变电站设备。     

雷击杆塔塔顶雷电反击过电压仿真分析

为了分析研究雷击杆塔塔顶雷电反击过电压的影响因素,在查阅大量文献的基础上,通过对不同雷电流波形的对比,结合杆塔、线路、绝缘子实际情况,以一段实际线路和实际杆塔参数为例,利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了符合实际情况的雷电流双指数模型、杆塔单一波阻抗模型、线路Frequency Dependent(Phase)模型、绝缘子闪落判据模型.在所建模型的基础上,利用PSCAD/EMTDC软件仿真分析了雷电流波形和幅值在雷击杆塔塔顶反击情况下的雷电过电压暂态特征,以及对雷电过电压和耐雷水平的影响.仿真结果表明雷电流波形和幅值对反击过电压和耐雷水平有较大影响,可为日后的防雷工作提供理论依据及重要参考.     

特高压直流架空输电线路雷击仿真研究

特高压直流架空输电线路的防雷对系统的安全运行极为重要.本文运用ATP-EMTP建立特高压输电线路、杆塔、绝缘子串的伏秒特性等计算模型,对特高压直流输电线路三种形式的雷击过电压仿真计算.得出绕击的耐雷水平比雷击塔顶、雷击档距中央避雷线要低.并与500 kV直流输电线路的绕击耐雷水平相比较,提出应关注绕击的小雷电流有入侵换流站的可能性以及对设备绝缘存在的威胁.     

雷电流入侵时串补保护工作情况研究

串联补偿装置一般装设在500 kV变电站的进线侧,超高压输电线路容易遭受雷击,雷电流沿输电线路传播,对电气设备造成过电压损害.在EMTP电磁仿真程序中搭建输电线路及杆塔模型、串补装置模型、500 kV变电站模型,模拟雷电流经输电线路进入变电站,研究雷电流在串补装置上产生的过电压情况,并根据仿真波形分析串补保护装置的工作情况.得出串补装置的误动作原因在于装置本身的定值错误,或保护判据的逻辑错误,对实际运行的电力系统串补保护装置工作情况分析具有一定的借鉴意义.     

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。     

雷击输电线路时全波电磁暂态特性研究

研究遭受雷击时输电线路的全波电磁暂态特性,可以得出雷击时输电线路出现闪络现象的概率,避免输电线路发生破损,提高其安全性和稳定性。构建输电线路雷击仿真模型,包括杆塔、雷电流和输电线路模型,模拟输电线路受到雷击的情况,并分析其在雷击作用下所产生的2类电压,包括直接雷过电压和感应过电压,以此为依据分析输电线路在雷击作用下的全波电磁暂态特性。结果表明,当中间杆塔上相被60 kA雷电流击中时,导线相本基杆塔和邻近杆塔在受到雷击1 s内容易出现闪络现象;绝缘子被雷击时产生500~600 kA的电弧电流,造成绝缘子破坏;在输电线路的导线中安装避雷器,可避免其被雷击时的跳闸现象。     

500kV变电站雷电波侵入过电压建模与分析

500 kV变电站在电网中占有重要的地位,如若因为雷电波侵入导致站内电气设备的损坏将造成巨大的经济损失,甚至引发电网瓦解或者大规模停电。文中根据湖南省岳阳市某500 kV变电站的资料,使用ATP-EMTP软件搭建变电站仿真模型来研究变电站雷电侵入波过电压防护的弱点。通过将进线段和变电站看为一个整体,建立合适的变电站设备、雷电流、杆塔、绝缘子闪络、电晕、输电线路、氧化锌避雷器等模型。进行计算分析使结果更符合实际,从而提出合理的避雷器布置方案,对变电站雷电过电压防护设计具有参考价值。     

变压器标准解析(4)

3.2.3快波前过电压(雷电过电压)在3.1节已提及,作为供绝缘配合用的快波前过电压实际上是指雷电过电压,其典型波形如图1所示。考虑到包括电力变压器在内的输变电设备是安装于防直接雷击能力良好的变电站(所)内,所以在绝缘配合标准中,只需对来自输电线路的雷电过电压作用于变电站(所)时的情况进行相应的考虑。至今,变电站内的雷电过电压限制仍是靠避雷器(阀式或金属氧化物避雷器)来实现。其保护原理可用图2所示的线路图进行分析。     

混压输电线路耐雷性能研究

同塔混压输电在增大输电容量、节约线路走廊资源和减少建设成本方面具有巨大优越性和发展前景。近年来对于特高压与超高压同塔混合输电开展的前期研究发现,多回输电线路之间存在电磁耦合,影响输电线路的过电压水平。因此需对超、特高压混压输电线路的耐雷水平进行重新评估,以确保输电安全。文中以单回±800 kV与双回500 kV交直流同塔输电线路为研究对象,应用ATP-EMTP软件搭建线路分布式参数模型,并对雷电流、杆塔、波阻抗等分别建立仿真模型,分析了雷电反击与绕击时架空线路上产生的感应过电压特性。结果表明雷击杆塔时交流线路A相上的过电压值最大,应对该线路加强线路绝缘,并采取降低杆塔接地电阻的措施,可有效降低线路过电压,防止雷击塔顶引起的绝缘闪络。雷电绕击直流线路时,其正极导线过电压值最大。绕击交流线路时A相过电压最大。为通过合理架设避雷线、安装避雷针、增加避雷线的横担长度、减小保护角,以及做好正极导线与A相过电压防护等措施提供理论依据。     

1000kV杆塔防雷研究

国内外特高压输电线路运行经验表明:导致特高压输电线路跳闸事故的主要原因是雷击,并且随着电压等级提高,雷击导致跳闸的概率逐渐增大。本文以1000k V输电线路为研究对象,分别仿真并且分析了4种不同经典单回杆塔的绕击跳闸率.并且采用电磁暂态计算程序ATP-EMTP,对雷电波反击进行仿真,研究分析4种杆塔对雷电波在线路中传播的影响。