XLPE电缆参数对天津某220 kV GIS变电站雷电过电压的影响研究

交联聚乙烯(XLPE)电力电缆在220 kV GIS变电站中作为架空-电缆进线或GIS-主变压器连接线已获得广泛应用,但电缆长度、导体截面积对主变压器雷电过电压的影响规律尚不明确。采用电磁暂态程序ATP-EMTP计算了天津某220 kV GIS变电站的雷电入侵过电压,分析了进线和主变压器连接处的电缆长度、导体截面积对主变压器过电压幅值的影响。结果表明,随着进线电缆长度的增大,主变压器过电压幅值减小;随着主变压器连接电缆长度的增大,主变压器过电压幅值增大。随着进线及主变压器连接电缆的导体截面积增大,主变压器过电压幅值减小。     

1000 kV GIS变电站雷电过电压影响因素分析

采用ATP-EMTP软件建立1 000 kV GIS变电站仿真模型,分析了1 000 kV GIS变电站远近区冲击接地电阻、避雷器配置、雷击杆塔位置以及雷电流陡度对其雷击侵入波过电压的影响。仿真研究表明,雷电流反击杆塔与雷电流直击杆塔两种情况下,杆塔接地电阻的变化对于站内设备过电压影响不同;主变上配置避雷器的防雷水平高于出线处配置避雷器的防雷水平;当杆塔雷击位置变化时,其雷电入侵过电压也会随之变化;当雷电流的陡度系数越大时,主变上产生的过电压也会越大。     

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。     

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。     

电缆出线变电站连续两次雷击仿真及防护措施

针对某电缆出线变电站近区连续遭受两次雷电绕击的事故,基于PSCAD/EMTDC搭建仿真模型并进行了过电压的仿真计算.雷击点位于变电站进线第二基杆塔处,仿真分析了发生第一次雷电绕击时,绝缘子片数和出线电缆的长度对绕击过电压的影响,以及发生第二次绕击时不同的避雷器配置方案对热备用状态下断路器过电压的影响.仿真结果表明,绝缘子片数的增加会增大绕击过电压幅值,不同电缆长度对限制过电压的效果具有明显的差异;发生第二次雷击时,通过在站内断路器断口侧及变电站第一基杆塔绝缘子旁安装避雷器,能够有效减小断路器过电压幅值.     

220 kV GIS变电站雷电过电压防护措施的研究

利用电磁暂态程序ATP-EMTP计算了某220 kV GIS变电站进线落雷时的GIS内部设备以及主变压器上出现的雷电过电压,分析了运行方式及变压器入口电容对雷电过电压的影响,研究了MOA不同配置方案对变压器以及GIS内部设备的保护效果,分析表明,即使对于通过电缆与GIS相连的变压器,旁边也不必装设MOA,3台进线MOA可以给系统提供可靠的保护,变压器入口电容对雷电过电压的影响不大。     

配电线路避雷器雷电感应过电压防护研究

应用ATP-EMTP对配网架空线路雷电感应过电压下,线路避雷器的保护效果进行了仿真计算研究。仿真计算结果表明,安装线路避雷器可以对配网架空线路雷电感应过电压进行防护,其保护效果与避雷器的配置方式及线路杆塔接地电阻有关,降低杆塔接地电阻可以减小线路避雷器的安装密度。     

风电场电缆集电系统雷电暂态数值计算

针对风电场集电系统升压变压器和避雷器在雷害事故中大量损坏现状,在雷害事故现场调查的基础上,对风电场电缆集电系统雷电暂态过电压及电流分布进行了数值计算。建立了单台机组模型和多台机组模型,考虑了风电机组数量、雷电流幅值、机组冲击接地电阻等各种因素对雷电暂态过电压和雷电流分布影响。结果表明:避雷器标称放电电流偏小是雷击损坏主要原因,多次回击电流将导致避雷器以及与其并联连接的升压变压器损坏。对于35 kV风电场电缆集电系统,如果风电机组冲击接地电阻很难降低,提高避雷器标称放电电流可以有效解决电缆集电系统雷电暂态过电压和避雷器保护问题。根据计算结果提出了避雷器标称放电电流推荐值,当雷电流幅值50 k A时,标称放电电流5 k A的避雷器可满足要求;当雷电流幅值≥100 k A时,则需要相应提高避雷器标称放电电流。对风电场电缆集电系统,在接线工艺规范的前提下,升压变压器高压侧安装1组避雷器可以满足过电压保护和绝缘配合要求。     

500 kV架空线路雷电过电压与冲击接地电阻关系

为考虑雷击架空输电线路后,雷电流在避雷线、杆塔、接地网和土壤中的动态散流过程,建立了输电线路-杆塔-接地网一体化雷电全波电磁暂态模型,计算冲击接地电阻和反击过电压。基于全波电磁暂态模型,从冲击接地的概念出发,将土壤电阻率、雷电流波前时间和幅值对输电线路的影响直接反映在雷电过电压上,对雷电过电压与冲击接地电阻计算公式进行拟合。研究表明：波前时间减小和土壤电阻率增大均会使冲击接地电阻值与雷电过电压增大。不考虑火花效应时的冲击接地电阻值与雷电流幅值无关,雷电过电压随雷电流呈正比例增大。在进行接地网设计时,应考虑能使雷电过电压值下降的接地网射线的有效长度。     

深圳前湾天然气电厂高压避雷器的配置

针对用高压电缆连接GIS与主变压器的电厂 ,分析了雷电过电压对电厂高压设备的影响 ,指出设备的过电压水平与变电站所处地区的雷电活动情况、落雷密度、雷电流概率等因素密切相关 ,并提出了避雷器配置方案     

110kV GIS变电所进线电缆末端雷电过电压研究

气体绝缘开关装置(GIS)已广泛应用于城市供电网中。阐述了导线参数、GIS参数、雷电侵入波模型及参数、避雷器参数以及电气设备参数等的设置,运用ATP-EMTP搭建雷电侵入波作用下的架空线与电缆进线相连、包括架空线与电缆连接处安装的避雷器和部分电气设备(GIS、变压器)在内的单相简化模型,仿真计算断路器不同状态下,不同电缆长度的电缆末、首端雷电过电压。总结了电缆末、首端雷电过电压比值与电缆长度之间的关系,通过具体仿真表明,当电缆长度大于70 m时,仅电缆首端装设避雷器已经无法满足保护要求,需要考虑在GIS内部配置避雷器。     

特高压GIS变电站雷电过电压防护研究

为综合研究避雷器配置方案对特高压GIS变电站雷电侵入波防护的经济性以及可靠性的影响,通过将某1 000 kV特高压GIS变电站进线段和变电站视为一体化模型,考虑雷击点、雷击方式、地面倾角等因素,采用国际通用暂态程序ATP-EMTP对不同避雷器配置方案、不同运行方式下变电站主要设备上雷电侵入波过电压进行计算研究。仿真结果表明:进线侧高抗和互感器共用一组避雷器、主变安装一组避雷器可以满足设备绝缘裕度要求,但保护裕度较低,可通过进线段优化进一步提高保护裕度;由于架空线路与GIS波阻抗的不对等而形成的过电压波的复杂折反射问题,雷击引起主变处过电压超过高压套管处过电压;相同条件下绕击出现概率以及在主变上产生的过电压幅值相对反击均较高;绕击上相导线产生过电压更加危险。因此,建议后续研究重视绕击防护。研究结果可为该站避雷器配置方案提供重要依据,对后续新建特高压交流变电站雷电过电压防护具有重要指导意义。     

海底电缆-架空线线路雷击过电压分析与计算

结合某实际海上风电场,计算了某岛屿的海底电缆-架空线线路的雷击过电压。基于对线路各部分结构的分析,在ATP-EMTP软件中搭建了仿真计算模型,利用该模型,计算了线路在不同工况下的雷击过电压,利用计算结果分析了避雷器布置方式、杆塔冲击接地电阻、海底电缆长度对雷击过电压的影响。计算和分析结果表明:当采用不同形式的避雷器布置方式时,线路首末两端的过电压均未超过海底电缆主绝缘水平;海底电缆的末端过电压随冲击接地电阻的增大而增大;海底电缆首末两端的雷击过电压值均受海底电缆长度的影响。     

海上升压站主变避雷器雷电过电压保护距离研究

国内早期的海上升压站为主变室外布置,主变油枕易遭受雷击。通过分析避雷器保护距离产生的原因,借助ATP/EMTP电磁暂态仿真软件,建立了变压器雷击暂态模型,并结合工程实例分析了雷电流幅值及避雷器安装位置对站内设备过电压的影响。研究发现:雷击主变油枕,站内主要受影响的设备为主变压器,且避雷器的安装位置很大程度上影响着变压器上的雷电冲击过电压值。因此,文章对避雷器保护距离进行了进一步的研究分析,指出在进行海上升压站设计时,避雷器应尽量靠近主变压器安装。最后,通过参数拟合得出避雷器保护距离与雷电流幅值配合曲线及避雷器保护距离与平台接地电阻配合曲线,为海上升压站内避雷器的安装提供了参考依据。     

10kV电力变压器的防雷保护

10kV电网的供电面积大、线路长,没有避雷线,容易受到雷害.10kV电力变压器数量最多,雷害后直接影响供电.分析表明,雷击作用到变压器上产生的雷电过电压包括3个分量:避雷器残压、接地引下线的电压降和接地装置上的电压降.相关计算显示,10kV避雷器放电动作时.接地装置上产生的电压降最大.在防雷保护的改造工程中,能够实施的工程措施是:降低接地电阻,以减小接地装置上的电压降:在变压器附近的电杆上安装辅助火花间隙,以限制侵入雷电波的幅值.另外,将避雷器接地引下线与变压器外壳连接,减少避雷器引下线长度,也是重要的技术措施.     

融冰绝缘地线对变电站雷电过电压的影响

地线直流融冰采用了全线绝缘化设计,而地线绝缘化设计将对变电站雷电过电压产生影响。以500 kV融冰绝缘地线为例,介绍了融冰绝缘地线架设方式,采用 ATP-EMTP 软件建立500 kV变电站雷电侵入波过电压模型,分析了融冰绝缘地线架设对500 kV变电站雷电过电压的影响,总结了雷击点位置、杆塔接地电阻、避雷器配置方案对变电站设备雷电过电压的影响规律。研究结果表明：融冰绝缘地线架设对变电站设备最大过电压影响很小;雷击杆塔离变电站越近,变电站高压设备产生的过电压越大;母线避雷器对变电站设备保护效果较好,雷电侵入波产生的最大过电压下降较多;杆塔接地电阻越小,变电站设备最大过电压越小。其结论对涉及融冰绝缘地线变电站具有一定的参考价值。     

35 kV变电站雷电侵入波特性的仿真与分析

为考察低压配电网中变电站雷电侵入波特性,用ATP-EMTP仿真计算了雷击35 kV变电站进线段时站内设备的过电压值。仿真结果表明:随着进线段杆塔高度的增加、冲击接地电阻的增大以及避雷器与被保护设备间距离的增长,设备所遭受的过电压值随之增大。仿真结果可供低压配电网变电站进线段设计参考。     

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.     

基于柔性直流的±10kV配电网雷电侵入波过电压仿真

基于柔性直流的配电系统因方便新能源接入等各种优点而成为国内外的研究热点,过电压及防护是其重要研究方向之一。为此,针对某基于柔性直流的±10kV配电网开展了雷电侵入波过电压及防护措施研究。首先,依据±10kV配电网主接线形式分析换流器在雷电侵入波下高频模型的建模方法,并基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序建立交/直流侧雷电侵入波过电压仿真模型。其次,仿真分析了雷电流直击导线和雷击塔顶反击时换流器内各设备雷电过电压分布及影响因素,并对比分析杆塔侧加装L型避雷器对各设备雷电过电压的限制作用。仿真结果表明:交/直流侧不配置L型避雷器雷直击导线、反击塔顶时换流器承受最大雷电流幅值分别为50 k A/34 k A和28 k A/32 k A,而配置L型避雷器后交/直流侧承受最大雷电流幅值提高至75 k A。最后,根据交/直流侧雷电侵入波在各设备上形成的最大过电压,校核避雷器配置方案并确定关键设备的雷电冲击绝缘水平。计算结果表明:直流侧开关场设备、直流电抗器及交流侧联接变压器雷电冲击绝缘水平取为60kV,而直流侧母线上设备、直流侧联接变压器雷电冲击绝缘水平取为40kV。     

420kV GIS变电站雷电侵入波过电压计算与防雷措施研究

420kV GIS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,其与保护装置避雷器之间的绝缘配合问题是电力系统中最基本和最重要的一种绝缘配合。对氧化锌避雷器的工作原理、特性及雷电流的模拟进行了阐述,以某420kV GIS变电站为对象,利用电磁暂态程序(ATP-EMTP)搭建了电磁暂态仿真平台,对国外某420kV GIS变电站400kV侧出线段杆塔受雷击时,引起绝缘子发生闪络后侵入波雷电过电压进行计算,在其最严重的单线单母单变运行方式下,在给定避雷器配置方案措施下,获得420kV GIS变电站出线端电压互感器及主变压器端口的过电压波形。通过计算分析,设计满足规范及工程实际要求。