变电站微机电源防雷保护研究

微机保护系统是电力系统的重要组成部分,但由于其耐压水平低,雷电波侵入电源系统时易导致设备的损坏,严重影响了电力系统的正常运行。依据雷电波侵入变电站微机电源的途径,建立模型,并进行了分析。根据雷电波的特点,在电源装置前加装电源防雷吸收装置,通过对其进行ATP仿真,表明该装置对雷电波有较好的削波效果。同时还对电源线电缆进行屏蔽接地设计,以减少地电位干扰,降低了雷电波对变电站微机电源系统的危害,提高了电力系统供电的可靠性。     

海上升压站主变直击雷过电压仿真计算

依据某海上升压站设计实例,主变压器油枕暴露于屏蔽室外,有遭受雷击的可能。本文借助ATP/EMTP电磁暂态仿真软件,分别建立变压器外壳-绕组模型、套管闪络模型和海缆模型,并综合考虑雷电流幅值、海上平台接地电阻等影响因素,研究雷直击主变油枕时产生的过电压对站内设备的影响,校验已有设计方式下低压端设备的绝缘裕度。结果表明:通过加强主变套管绝缘可以降低该种形式的雷电侵入波对站内设备的过电压影响;通过在主变绕组低压侧出口处及集电海缆两端各装设一组避雷器可确保站内设备具有一定的保护裕度,但是绕组低压侧还需加强保护。仿真结果为海上升压站的雷电侵入波保护设计提供了参考。     

变电站微机电源防雷滤波器的设计研究

为改善变电站微机装置运行环境,降低因雷击过电压干扰造成低压弱电设备的损坏程度。介绍了雷电波侵入微机电源系统的途径,分析了电源防雷滤波器的保护原理及其参数的选取原则,考虑成本和容量因素对参数进行了优化设计,确定了电源防雷滤波器的主电路结构及元件参数,并采用电力系统常用电磁暂态仿真软件ATPDraw对相应滤波电路进行了仿真,结果与实验室试验一致,从而证明该防雷滤波器能够有效地抑制雷电引起的电源干扰,保护后续电子设备的安全运行,可为抑制变电站微机电源干扰提供参考。     

两级ZnO压敏电阻间串联电感应用的分析

针对退耦电感在多级电涌保护系统中应用的问题,通过对雷电波经过串联电感的理论分析,串联电感对雷电波的传输有阻碍的作用,降低雷电波的陡度。利用理论与试验相结合的方法,采用雷电冲击平台模拟8/20μs的雷电流,对两级ZnO压敏电阻组成的电涌保护系统串联不同的退耦电感进行冲击试验,试验得出:两级相同参考电压的ZnO压敏电阻配合应用中,第一级ZnO压敏电阻残压及通流均大于第二级,第一级ZnO压敏电阻在雷电过电压的防护中主要起到释放雷电波能量的作用;在相同雷电冲击电压下,退耦电感的电感值越大,第一级ZnO压敏电阻通流、残压及吸收能量将增加,第二级ZnO压敏电阻通流、残压及吸收能量将减少。在限压型电涌保护器的实际应用中具有参考价值意义。     

500kV升压站雷电侵入波过电压影响因素分析

雷电侵入波过电压是500 k V敞开式升压站雷害事故的主要原因。用ATP-EMTP软件对某500 k V升压站雷电侵入波过电压进行计算分析,研究了雷击点位置、杆塔冲击接地电阻、避雷器至主变距离、电缆进线型号以及冲击电晕对雷电侵入波过电压的影响规律,计算了500 k V电缆进线升压站避雷器的保护距离。研究表明:降低杆塔冲击接地电阻并非总是可以降低侵入波过电压,对于各基杆塔,存在一个最有效的降阻区间;冲击电晕对500 k V升压站雷电侵入波过电压影响显著,且对于不同设备及在不同运行方式下,其影响也不同。     

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。     

风力发电机组升压变压器的雷电电涌防护

风电的快速发展带来了包括雷电灾害等亟待处理的问题。为了合理保护风力发电机组升压变压器等集电设备,需要研究雷电电涌对其危害。利用ATP-EMTP软件搭建完整风电机组模型,分析不同雷电参数、不同接地电阻情况下变压器低压侧电涌过电压,最后计算低压侧避雷器失效概率。仿真结果表明:雷电流波头时间越短,强度越大,变压器低压侧电涌过电压越大;接地电阻对电涌过电压影响较大;接地电阻的增大增加了避雷器的失效概率。在升压变压器低压侧安装避雷器可以有效保护变压器,但是需要尽可能降低接地电阻值。     

振铃波作用下低压配电系统SPD防护失效概率分析

真实雷电过电压呈明显衰减振荡过程,因此需要对振铃波作用下低压配电系统SPD保护进行分析以模拟真实雷电作用。利用EMTP软件搭建0.5μs-100 kHz振铃波发生电路,采用P-G压敏电阻模型对TN-C-S配电系统进行仿真冲击。分析冲击电压幅值与接地电阻对SPD防护效果的影响,从能量角度计算压敏电阻失效概率,讨论冲击电压幅值与接地电阻对失效概率的影响。分析结果表明:TN-C-S配电系统中在L线与N线、N线与PE线间安装SPD时,线路残压能够得到较好的抑制,L-N线间SPD残压和通流远大于N-PE线间SPD;L-N线间SPD的残压随着冲击电压幅值和接地电阻的增大而增加;SPD失效概率也随着冲击电压幅值和接地电阻的增加而增大;B类位置振铃波波形对SPD的威胁要高于A类位置。为确保SPD的防护效果,需要尽可能降低其接地电阻。     

变电站二次系统雷电侵入波的防护

阐述了雷电波侵入到变电站二次系统的途径。通过线路雷电波侵入到二次系统仿真模型的建立,得出:当线路遭受雷电流幅值为80kA的雷击时,经过变电站所用变压器耦合到二次系统上的电压最大为193.983285V,大大超过了二次设备的耐过电压水平,易造成二次设备的损坏。提出了变电站二次系统三级防护措施:低压电源系统的防雷;防止感应雷通过信号、控制线侵入;改善地电位分布。     

配电变压器低压侧负载雷电浪涌防护研究

配电线路遭受雷击后,沿线路侵入的雷电浪涌十分容易导致变压器低压侧负载设备的损坏,有必要对此防护进行研究。利用PSCAD软件搭建配电系统模型,采用高频变压器模型与IEEE氧化锌压敏电阻模型,分析变压器低压侧负载性质对负载端过电压的影响,讨论不同负载下变压器低压侧电涌保护器对应的有效保护距离。分析结果表明:负载端过电压波形存在明显的振荡,阻性负载端过电压衰减较快,感性负载和容性负载端过电压持续时间较长。阻性负载或感性负载幅值较小时,负载端过电压随着SPD与负载间连接电缆长度的增加而减小;阻性负载幅值较大时,负载端过电压随着电缆长度的增加而增大,感性负载幅值较大时则随着电缆长度的增加呈现出先增加后降低的趋势;容性负载端过电压随着电缆长度的增加而增大。Ⅰ类保护水平对应的有效保护距离小于Ⅱ类,无论是阻性、感性或是容性负载,SPD有效保护距离都随着负载幅值的增大而减小。容性负载对应的有效保护距离普遍较小,需要在设备前安装末端SPD才能确保设备得到有效防护。     

某矿区瓦斯电厂35kV进线遭受雷击事故分析与防雷措施研究

对山西某矿区瓦斯电厂变电站进线遭受雷击,雷电过电压入侵变电站损坏主变绝缘的典型事故,进行了分析与讨论。分析了变电站进线段接地电阻过高、站内绝缘配合不当、山区地理等方面因素。通过计算该线路耐雷水平,高电压实验室试验测得绝缘子的雷电冲击电压值,针对绝缘子被雷击烧灼,提出加装绝缘子保护间隙的措施,对比计算加装绝缘子保护间隙对雷击跳闸率的影响。最终分析了进线杆塔加装绝缘子保护间隙的可行性,并提出了相关改防雷改造措施。     

500kV变电站并联电抗器雷电侵入波仿真研究

将500kV变电站和进线段结合起来,在变压器安全的前提下选择不同的金属氧化物避雷器安装位置对电抗器进行保护。采用ATPDraw对雷电波及变电站进行仿真,并结合MATLAB对仿真结果进行计算。结果表明,在电抗器前和主变设置避雷器比在进线入口设置能更有效地防止雷电侵入波对电抗器及变电站内其他设备的危害。     

低压供电系统中SPD的失效模式及失效原因

从SPD的应用环境、主要组成器件特性等方面,对SPD的失效模式、失效原因进行了分析。认为:氧化锌压敏电阻的失效模式可分为压敏电压降低,压敏电阻短路,压敏电阻限制电压升高,在大冲击电流下压敏电阻炸裂、开路等。以氧化锌压敏电阻压敏电压相对于初始值下降10%作为劣化失效的判据,其长期荷电寿命符合阿仑尼斯(Arrhenius)反应速率模型,即Lm=exp(R/T-C),与温度,荷电率成反比。低压系统中产生的暂时过电压、操作过电压、供电系统电网质量差引起的长期电压波动以及低压供电系统中频频出现的雷击是导致SPD失效的外部原因。氧化锌压敏电阻的脉冲寿命、长期荷电寿命和气体放电管的工频续流遮断能力设计不足是导致SPD失效的内在原因。     

利用单次流通能量分析氧化锌压敏电阻老化程度的研究

为了维护低压电源系统及信息系统的可靠运行,需要对用于电涌防护的压敏电阻进行及时有效的状态检测。目前在判断氧化锌压敏电阻的老化程度方面还没有标准的方法可循。通过研究发现,氧化锌压敏电阻在给定波形幅值的冲击下所吸收的能量,即氧化锌压敏电阻的能量损耗是说明其运行性能的重要参数,通过分析能量损耗,可以判断出压敏电阻的老化程度。提出了一种利用单次流通能量来分析氧化锌压敏电阻老化程度的方法。     

配电变压器防雷问题分析

配电变压器极易遭受雷击而出现故障。分析了湖南某10kV线路变压器遭雷击而损坏的原因,得出配电变压器正、逆变换过电压是导致雷害事故发生的主要根源。通过增加电抗器、耦合电缆,改进避雷器的接地方式及对配电变压器相关设施进行定期维护等措施,可有效减小因雷击对配电变压器造成的损坏,提高配电变压器的防雷性能。     

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。     

广州塔供配电系统设计

介绍广州塔的供配电系统设计,包括负荷等级、供电电源、变配电所的设置、中低压配电系统、低压配电方式、应急电源、变配电自动化监测、电线电缆的选择及敷设等方面内容。     

雷击引发低压系统冲击电流研究

以IEC标准和GB 50054-2010《建筑物防雷设计规范》为指导，从雷击损害源、雷击损害类型、雷击电磁脉冲、雷击电涌电流、冲击电流、最大冲击电流入手，逐步深入研究低压系统雷击冲击电流发生的种种情况，进而推断最大冲击电流的起因，作出“雷击建筑物时引发低压系统的最大冲击电流缘于电气系统与防雷系统‘共地’，应在最靠近引来线路入户处安装Ⅰ级试验的SPD”的重要结论及与此结论紧密相关的三条重要推论。