雷击海上风电机组对其弱电系统影响分析

以海上SCD(超紧凑)3.0MW风力机组为原型,借助ATP/EMTP电磁暂态仿真软件建立该风力机组雷击暂态模型。并结合该暂态模型计算分析电缆屏蔽层、雷电波形及海上平台接地电阻对于风机内弱电设备雷电浪涌过电压的影响。结果显示:为保证风力机组内部弱电设备的安全,沿塔筒布置的电缆应采用屏蔽电缆,且两端均应做到有效接地;同时还应加装配套的保护措施,如加装浪涌保护器等;雷电流波形对于电缆感应过电压影响很大,因此仿真分析时应根据研究所需选取合适的雷电流波形;海上风机的接地电阻较小,接地电阻的变化对于弱电系统的雷电浪涌过电压的影响也较小,因此无需再采取降阻措施。仿真结果可为海上风力机组弱电系统的雷电防护提供参考。     

风电机组的雷击过电压分析

雷击是影响风力发电场运行安全的主要因素之一。在雷击过程中,雷电流流过机架和塔筒时会对其中的传感器件、通信线路甚至电力线路产生感应过电压,这些暂态过电压将对风电机组的正常运行造成影响。该文建立了相关的风电机组模型,对雷击引起的暂态过电压进行了计算分析。计算结果表明：塔筒与传输线间的过电压在传输线的上下两端达到最大;设置金属屏蔽层能有效地降低电容耦合过电压;屏蔽层还能使电压波动趋于平坦。     

海上风机一体化电磁暂态模型与雷电暂态过电压研究

为了减小雷击海上风机引发暂态过电压的故障率,需要准确地分析海上风机暂态过电压的影响因素及响应规律。结合海洋接地环境及风机桨叶转动特性,利用电磁场数值计算的方法,建立了一种新型的海上风机一体化电磁暂态模型;利用ATP-EMTP对海上风机进行仿真分析,研究了海水深度、桨叶长度和塔筒高度、雷电流参数、雷击点和桨叶位置对机舱处雷电暂态过电压的影响,并利用波过程理论分析其原因。仿真结果表明,由于雷电流在风机上存在折反射现象,使得机舱处暂态电压存在明显振荡特性;所提影响因素会对暂态电压的峰值和振荡频率产生不同程度的影响。     

高铁信号系统多芯扭绞电缆宽频建模研究

为了研究高铁信号系统多芯扭绞电缆暂态过电压特性,指导高铁信号电缆的暂态过电压防护,该文分析了现有电缆暂态模型的不足,提出一种改进计算方法。该计算方法可分为单个扭绞周期长度电缆级联传输线参数计算和电缆多导体传输线时域宽频等效建模两个方面,考虑了芯线间的临近效应和集肤效应的影响以及电缆的扭绞特性。通过与雷电冲击下的转移阻抗特性和传递特性试验对比验证了建模方法的有效性。针对高铁常用的双四线组扭绞信号电缆,建立了其宽频模型,分析了电缆屏蔽接地方式和备用芯线接线方式对电缆芯线雷电暂态过电压特性的影响,结果表明:双端接地方式能明显限制芯线对地暂态过电压幅值;备用芯线与屏蔽层连接并接地可一定程度上降低工作芯线对地暂态过电压幅值。     

风电机组多重雷击暂态过电压分析

为分析多重雷击对风电机组暂态过电压的影响,建立了包括风机叶片、塔筒、控制线缆以及变压器的风电机组的风电场等效模型。考虑控制线缆屏蔽层与塔筒以及线缆芯线之间的电磁感应作用,利用电磁暂态仿真软件ATP/EMTP对风电场模型进行计算,分析不同大小的接地电阻、不同接地方式对风电机组首次以及后续雷击暂态过电压的影响。结果表明,多重雷击在塔筒和屏蔽层产生的后续雷击过电压值随着测量位置的降低而降低,在塔基处小于首次雷击过电压值。接地方式对屏蔽层和线缆的雷击过电压影响较大,独立接地下两者的首次以及后续雷击过电压均小于公共接地的情况。公共接地下屏蔽层、塔筒、芯线的首次以及后续雷击过电压与接地电阻值成正比;独立接地下接地电阻对屏蔽层以及芯线的雷击过电压影响不大,而塔筒雷击过电压则随接地电阻增大而上升,塔基处10Ω的首次雷击过电压值约为1Ω时的3.9倍,后续雷击过电压值约为1Ω时的3.6倍。     

500kV XLPE海底电缆线路的暂态电压及绝缘配合研究

基于舟山混联输电线路工程,应用PSCAD/EMTDC软件,建模仿真研究了500 kV交联聚乙烯海底电缆绝缘和内(绝缘)护层上的各类暂态电压和绝缘配合问题,计算了断路器合闸操作、断路器重击穿和雷电流侵入时电缆绝缘及内护层上暂态电压的分布特性,分析了短路及故障电流、电缆中间段金属护套与铠装短接、电缆接地体阻抗等对电缆内护层感应电压的影响。结果表明:操作空载线路和最大雷电流侵入在电缆绝缘上可分别产生最高850 kV的操作暂态过电压和1 230 kV雷电暂态过电压,通过在断路器上加装合闸电阻和(或)在电缆上并联合适电抗器可以有效限制操作暂态电压;单相金属性短路故障和最大雷电流侵入在电缆内护层可分别产生最高7.5 kV和11.4 kV的暂态电压,电缆中间段金属护套与铠装短接方式可减小电缆内护层上约1/3的暂态电压,而电缆两端三相集中接地体的阻抗对电缆内护层上暂态电压的影响可忽略,各种暂态下电缆绝缘和内护层的绝缘配合满足500 kV电缆的相关标准要求。     

基于场路结合思想的风电机组接地网冲击特性研究

在雷击过程中,雷电流沿风电机组塔筒注入接地网,会引起接地网的地电位升高。为更好地研究雷击产生的暂态过电压对风电机组及其输变电设备产生的影响,采用场路结合的思想建立接地网暂态电路模型,对雷击引起的地电位升高进行系统仿真计算。计算结果表明:由于雷电流波头频率很高,与电阻相比接地体本身的电感效应非常明显,将引起接地网的地电位大幅度升高;暂态过电压将对地下传输、通信和控制电缆最外层绝缘造成破坏,严重时甚至会造成局部放电。     

控制电缆感应电的产生原理及其故障排除

通过对控制电缆内指定线芯施加交流电压,测量其他线芯感应电压的方法,研究了控制电缆内部线芯感应电压的大小与分布情况。发现除正常的屏蔽层接地外,将电缆备用线芯接地也能很好地抑制感应电。实验数据也表明线芯的感应电压与其距离带电线芯的远近有关,将电缆内相互远离的线芯做为控制合跳闸的公共端与指令线,可以减小感应电对交流控制的影响。对于隔离变做为控制电源的电路,若存在感应电故障,只有将电缆的屏蔽层接在隔离变次级绕组"N"上,才能有效抑制感应电,同时应解除电缆屏蔽接地,不得使隔离变次级绕组回路有接地点。     

基于一体波阻抗模型的风电机组雷电过电压分析*

雷电暂态过电压是影响风电机组安全稳定运行的重要因素之一。基于风电机组雷击下的一体波阻抗模型,探讨了信号电缆屏蔽层、土壤电阻率和雷电流波形对过电压水平的影响,并开展了过电压抑制措施的研究。结果表明:信号电缆采用双屏蔽层及风电机组接地系统良好的接地能更好地降低过电压;信号电缆两端更容易发生击穿;雷电流幅值和波前时间对信号电缆的过电压影响较大;信号电缆顶端安装SPD(浪涌保护器)可有效抑制其过电压。     

单芯电缆的接地方式及常见故障分析

<正>1问题的提出35 k V及以下电压等级的电缆大都采用三芯结构,金属铠装两端接地方式。在正常运行中,流过三个线芯的电流总和为零,在铝包或金属屏蔽层外基本上没有磁链。这样,在铝包或金属屏蔽层两端就基本上没有感应电压,所以两端接地后不会有感应电流流过铝包或金属屏蔽层。35 k V以上电压等级的电缆因供电半径较大,故大都为单芯电缆。为了更直观地描述单芯电缆线芯与金属屏蔽的关系,可把线芯视作变压器的一次     

雷击引起风电场的地电位升高问题

雷击是影响风力发电场运行安全的主要因素之一。在雷击过程中 ,雷电流沿塔筒注入风电场接地网 ,将会引起接地网的地电位升高。这些暂态过电压将对风力发电机组及其输变电设备的正常运行造成影响。通过建立相关的风电场接地网模型 ,对雷击暂态过电压进行了计算分析     

外半导电层经电阻接地后XLPE电缆绕组的暂态现象

为了研究电缆绕组变压器的暂态特性,笔者通过对无外金属屏蔽及护套的XLPE电缆绕组芯线加模拟雷电冲击电压,对外半导电层是否接电阻接地两种情况进行试验,得出了外半导电层接小电阻接地对芯线电压振荡有一定抑制及外皮电压最大值虽有一定的提高但震荡消失,有益于改善暂态特性的结论。     

变电站二次电缆屏蔽层接地方式探讨

变电站二次电缆屏蔽层是提高变电站电磁兼容（EMC）水平的重要措施，二次电缆的屏蔽层是采用一端接地方式还是采用两端接地方式是一个有争议的问题。从抗干扰和防过电压的角度分析了屏蔽层的作用，认为两点接地后屏蔽层中流过的电流主要是外界电磁场感应产生的，实际作用是抵消外界电磁场的干扰，因此两端接地提高了电磁兼容水平且减少了电缆在各种情况下产生的过电压，屏蔽层中流过电流对芯线干扰很小；由于无电流回路，屏蔽层一点接地无法取得良好的对电磁场的屏蔽作用。在地网采取均压、分流配套措施后，屏蔽层采用两点接地方式能更好地防电磁干扰，且屏蔽层很少发生烧毁事故。     

高速铁路馈线电缆雷电过电压及防护措施EI北大核心CSCD

高速铁路中雷电流是造成电缆绝缘破坏的一个重要因素,当输电线路遭受雷击时,雷电流将通过线路与电力电缆的连接点侵入电缆,并造成电缆主绝缘和护层绝缘的破坏。因此利用PSCAD/EMTDC软件建立单芯电缆的暂态分析模型,仿真分析了雷击点位置、避雷器、电缆护层保护器、电缆并联根数的影响。分析结果表明:雷电流幅值越大,离雷击点距离越近,雷电过电压越大;当雷击点与电缆接头处的距离小于100 m时,会在电缆线芯与护层上产生数十万V的电压,足以破坏电缆绝缘。此时需要加装避雷器与电缆护层保护器将电缆线芯和电缆护层的雷电过电压限制在其残压内,同时可以增加电缆并联根数来降低线芯电流与护层电压,以提高电缆的绝缘水平和供电可靠性。     

高速铁路馈线电缆雷电过电压及防护措施

高速铁路中雷电流是造成电缆绝缘破坏的一个重要因素,当输电线路遭受雷击时,雷电流将通过线路与电力电缆的连接点侵入电缆,并造成电缆主绝缘和护层绝缘的破坏。因此利用PSCAD/EMTDC软件建立单芯电缆的暂态分析模型,仿真分析了雷击点位置、避雷器、电缆护层保护器、电缆并联根数的影响。分析结果表明:雷电流幅值越大,离雷击点距离越近,雷电过电压越大;当雷击点与电缆接头处的距离小于100 m时,会在电缆线芯与护层上产生数十万V的电压,足以破坏电缆绝缘。此时需要加装避雷器与电缆护层保护器将电缆线芯和电缆护层的雷电过电压限制在其残压内,同时可以增加电缆并联根数来降低线芯电流与护层电压,以提高电缆的绝缘水平和供电可靠性。     

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。     

变电站屏蔽电缆端口的雷电感应电压计算方法

变电站内屏蔽电缆容易受到雷电干扰,严重时会造成端接设备损坏,有必要开展电缆端口的雷电感应电压计算研究。基于电磁骚扰的耦合路径分析,提出了依次求解电缆屏蔽层响应和电缆内部响应的耦合分析步骤。对于电缆屏蔽层响应,指出了基于地电位差的传导耦合分析方法和基于空间磁场的感应耦合方法的不足,提出了基于电磁散射理论的更一般的分析方法;对于电缆端口响应,提出了基于转移阻抗和转移导纳的分布激励源的传输线计算方法。通过典型算例,计算了屏蔽电缆单端接地和双端接地时端口雷电感应电压,计算结果表明电缆屏蔽双端接地比单端接地具有更好地雷电屏蔽效果。     

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。     

牵引电缆金属护层的雷击感应电压

基于牵引电缆结构分析了电缆金属护层感应电压产生机理,探讨了雷电流对于金属护层对地电压的影响。在此基础上,利用电磁暂态仿真软件构建了牵引供电系统、牵引电缆以及雷电流模型,仿真分析了AT供电方式下避雷器接地和牵引电缆接地对雷击感应电压的影响。结果表明,当避雷器的接地电阻小于5Ω并且电缆在靠近接触网一端安装护层保护器时,电缆金属护层的雷击感应电压低于外护套冲击耐受电压。     

35kV单芯电缆金属屏蔽层感应电压计算及接地处理方案

通过对单芯电缆金属屏蔽层感应电压的计算得出,在三相回路系统中,当三相平衡负载情况下以对称敷设(等边三角形敷设)时,电缆金属屏蔽层上的感应电压最小且相等.提出了多点接地的单芯电缆金属屏蔽层感应电压处理方案.该方案是中间直接接地、两端保护器接地方式的进一步发展,两端通过端保护器接地,而中间在一定范围内进行直接接地.采用该接...