抽水蓄能电站雷电侵入波保护的数值仿真
ATP-EMTP中建立雷电侵入波过电压的计算模型
变电站设备的雷电过电压主要取决于从架空线侵入变电站的雷电过电压的幅值、波形以及电站本身的行波特性。
这种侵入波过电压的发生频率由与变电站相连的架空线路的雷电性能决定]。
因此在进行仿真计算之前，需要研究采用的计算方法，分析计算的原理，建立精确的数学模型。
本章着重讨论如何在ATP-EMTP中建立雷电侵入波过电压的计算模型，并结合实际工程给出参考数据1 雷电侵入方式和雷电的模拟变电站遭受雷害的来源有两种:一是雷直击于变电站;二是沿线路传过来的过电压波。
对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。
我国运行经验表明，凡按规程(标准)要求正确安装避雷针、避雷线和接地装置的变电站，绕击和反击的事故率都很低，防雷效果是很可靠的。
并且雷击线路的机会远比雷直击变电站的多，所以沿线路侵入变电站的雷电过电压波是很常见的，是对变电站电气设备构成威胁的主要方式，因此本文将针对变电站雷电侵入波进行仿真计算分析。
对沿全线架设避雷线的线路来说，距离变电站2km内的线路称为进线段。
线路其余长度的避雷线是为线路防雷用的，而这2kln进线段的避雷线除为了线路防雷，还担负着避免或减少变电站雷电侵入波事故的作用，其重要性大的多。
一般根据雷击点到变电站距离的不同，将2km以内的落雷称为近区落雷，2km 以外的落雷称为远区落雷。
将输电线路(包括杆塔、地线和导线在内)连同变电站内部的母线、连接线和电气设备作为一个网络整体来考虑，这样计算更加准确和符合实际情况。
我国有的规程曾规定只计算离变电站2km以外的远区雷击，不考虑2km以内的近区雷击。
这可能是沿袭较低电压系统等级的作法，认为进线段有地线保护或己加强绝缘，不会因反击或绕击而进波。
实际上，对220kV及以上电压等级的线路而言，2km以外的雷击，由于雷电波在较长距离传播过程中幅值衰减和波头陡度变缓，使变电站内设备上形成的侵入波过电压较低，以它为考察的主要对象不太合适。
雷电侵入波通过进线段传入变电站时，由于线路阻尼和电晕衰减效应，过电压幅值和陡度通常随雷击点离变电站距离的增加而降低。
500kV变电站雷电过电压仿真与分析
500kV变电站雷电过电压仿真与分析摘要：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500kV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50m之内可有效保护变电站稳定运行。
关键词：500kV变电站;过电压;防雷保护引言500kV变电站作为矿井供电体系的枢纽，对于矿井生产的持续稳定运行至关重要。
当矿井处于山岭地带时，500kV变电站也多处于位置偏僻的高地区域，这种情况下在夏季雷雨天气，变电站电网线路被雷电入侵而发生跳闸或电气设备损伤的概率大幅提高，从而对煤矿生产的持续稳定开展造成严重影响。
根据相关统计，因雷电入侵造成的供电问题占到矿井变电站事故的40%左右。
鉴于此，采取合理的技术措施对矿井500kV变电站电气设备进行合理防护，对于确保矿井生产供电的持续有效意义重大。
1 雷击点对主变过电压的影响在500kV变电站中，雷击点是影响系统各个设备的重要因素。
本文仿真计算时将变电站和进线段结合起来，离变电站2km以内的1－5号杆塔为近雷区，离变电站在2km及以外的6号杆塔为远雷区。
由于1号杆塔与变电站门型构架距离较近，而变电站门型构架的接地电阻一般都很小，当雷击1号杆塔的塔顶位置时，雷电波通过地面地线返回的负反射波很快回到1号杆塔，因此1号杆塔的电位相对降低，使雷击1号杆塔所产生的过电压大大降低。
2 雷电入侵途径和危害分析对于煤矿生产而言，雷电对变电站的入侵损害主要包括4种途径：a)直击变电站。
抽水蓄能电站雷电侵入波保护的数值仿真
ｅ ｔｏ ｅａｉｎ ｍｏ ｅ ａ ｄ ｌ ｈｎ ｎ ｔ ｋ ｏ ａｉｎ，ａｅ ｃ ｎ ｉ ｅｅ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｅｆｃ ｆｉ ｐ ｌｅ ｇ ｏ ｎ ｉｇ ｒｓｓ ｎ ｐ ｒｔ ｄ ｎ ｉ ｔ ｉ ｇ ｓ ｉｅ ｌｃ ｔ ｏ ｇ ｒ ｏ ｒ ｏ ｓｄ ｒ ｄ ｎ ｈ ｆ ｔｏ ｍ ｕｓ ｒ ｕ ｄｎ ｅ ｉ－ ｅ
本 文 采 用 Ｐ Ｃ Ｄ Ｅ Ｔ Ｃ程 序 计 算 分 析 了 ＳＡ ／ Ｍ Ｄ 江 苏 抽 水 蓄 能 电 站 ５ ０ｋ 变 电 站 的雷 电 侵 人 ０ Ｖ
成 后 将 负 担 起 江 苏省 和华 东 电 网 的 调 峰 、填 谷 、调 频 、调 相 及 事 故 备 用 等任 务 。 电站 以 ５０ｋ ０ Ｖ ２回 ８ｋ ｍ线 路接人 宜兴变 电站 。 电站 ４台发 电 电动 机 和 ４台主 变压 器 （０ ３０
变 电站接 人华 东 电 网 ，作 为一 个 电源 点 ，起 到 调 峰 填 谷 的 作 用 ， 因 此 非 常 重 要 ，需 结 合 该 ５０ｋ ０ Ｖ变 电站 的实 际情 况 ，对 雷 电侵 人 波 的 防 护进 行研 究 ，从而 确定 避 雷 器 的 台数 以及 布置
方式 ，保 障该 变 电站 的安 全经 济运 行 。
５０ｋ Ｌ Ｅ 电 缆 接 至 地 面 ５０ ｋ Ｉ ０ Ｖ Ｘ Ｐ ０ Ｖ ＧＳ开 关
１ 程 序 计 算 参 数
１ １ 架 空线路 参数 ． 架 空 线 路 的 导 线 采 用 四 分 裂 形 式 ，型 号 ４×Ｌ Ｊ Ｇ Ｑ一３０ ０ ，分 裂 间距 ４ ０ｍ ５ ｍ，导 线 计 算 直径 ２ ． ｍ ３ ７ ｍ，２ ％直 流 电阻 ０ ０９７ｆ ｋ ０ ．９ ￣ ｍ； ／
ｔｏ ｓａ ａｙ ｅ ｙ ｎ ｍｅｉ ａ ｉ ｌｔｏ ｔ ＳＣ ｉｎ ｉ ｎ ｌ ｚ ｄ ｂ ｕ ｒｃ ｓｍｕａｉｎ ｗｉｈ Ｐ ＡＤ／ ｌ ＥＭ Ｔ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ． Ｓ ｍｅ ｆ ｃｏｓ，ｉ ｃｕ ｉ ｇ ｄｆｅ － ＤＣ ｉ ｈｓ ｐ ｐ ｒ ｏ ａ ｔｒ ｎ ｌ ｄ ｎ ｉ ｒ
浅析抽水蓄能电站静止变频器仿真设计
直一 交电流型晶闸管变流器 、 发电电动机、 转子位置
检 测器 及控 制 回路 构成 ， 如图 １ 所示 。
’ ． 一
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，
图 ２ 电流断续换流 的主电路
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — １ ０ － ２ １
作者简 介 ： 周
坤（ １ ９ ８ ０ 一 ） ， 男， 高 级工程 师 ， 从 事抽水 蓄能 电站 技
（ ２ ） 高速运行阶段 高速运行 阶段， 静止变频调速系统 晶闸管变流 器逆变桥采用反电势换流。 静止变频调速系统中， 晶 闸管 、 变流器的换流， 是通过触发和关断相应的晶闸
管把 正在 导通 相 的电流 切换 到欲 导通相 的过程 。由 于 晶 闸管 一旦 触发 导通 后 ， 门极就 失去 了控 制作 用 ，
能 电机 静 止变 频 器起 动 过 程相 关 问题 的深入 研 究 ， 有 助 于深 入掌 握抽 水 蓄 能 电站 Ｓ Ｆ Ｃ系统 的 原理 、 流
采用电流断续换流。 每当晶闸管需要换流时 ， 先使整
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
流桥逆变运行 ， 使逆变器的输入 电流下 降到零 ， 让逆 程及其与外部系统 的联系 ，科 学合理地运行维护 变器的所有晶闸管均暂时关断 ，然后触发换相后应 Ｓ Ｆ Ｃ ， 提高抽水蓄能机组 电动工况的启动成功率 ， 节 该导通的晶闸管 ， 同时使整流桥 回到整流状态 ， 从而 约抽水蓄能电站运营成本 。
实现从 一相 到另一 相 的换 流 。 由于 断续换 流 只是 在
２ 静止 变频 器启 动电机运行 过程
抽 水 蓄能机 组 的静止 变 频调 速 系统 主要 由交 一
起动和低速时使用 ， 逆变器输出的频率较低 ， 电流断
抽水蓄能电站仿真系统的设计与开发
摘
要： 对抽 水 蓄 能 电站 仿 真 系 统 的 设 计 与 开 发 进 行 了论 述 ， 绍 了仿 真 机 的 设 计 原 则 ， 电 气 系 统 、 械 系统 介 从 机
和 控 制 系统 三 方 面介 绍 了仿 真 范 围 ， 通过 硬 件 构 造 介 绍 了 系统 的 结 构 。 仿 真 系统 功 能 齐 全 ， 构 清 晰 简 单 ， 结 可 扩 展 性 好 ， 件 软 件 通 用性 好 ， 训 和 维 护 费 用较 低 且 易 实现 一机 多模 ， 够 满足 运 行 人 员的 各 种 培 训 需要 。 硬 培 能 关键词 ： 水蓄能 ； 抽 电站 ； 真 ； 计 开 发 仿 设 中 图 分 类 号 ： Ｍ １ Ｔ ６２ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ３９ ７ （ ０ ０ ０ － ２ —４ １ ０ １ １ ２ １ ） ８０ ５ ０ ０
２ Ｓ ａ ｄ ｎ ｌｃｒ ｏ ｅ ｅｅ ｒｈ Ｉｓ ｔｔ，Ｊｎ ｎ２ ０ ０ ． ｈ ｎ ｏ ｇＥ ｅ ｔｃＰ ｗ ｒＲ ｓａｃ ｎ ｔｕｅ ｉａ ５ ０ ０，Ｃ ｉａ ｉ ｉ ｈｎ ）
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｏ ｕ ｅ ｔ ｒ ｇ ｏ ｒ ｓａ ｉ ｎ ｗａ ｅ ｃ ｉ ｅ ｓ ｒ ｃ ： ｓ ｇ ｎ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｏ ｉ ｌ ｔ ｙ ｔ ｍ ｆ ｐ ｍｐ ｄ ｓｏ ａ ｅ ｐ ｗｅ ｔ ｔ ｓ ｄ ｓ ｒｂ ｄ， ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｏ ｏ ｈ ｅ ｉｎ ｐ ｉ ｃ ｐ ｅ ｏ ｉ ｕ ａ ｏ ｓ ｗａ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ Ｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｗａ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ａ ｏ ｎ ｌ ｃ ｒｃ ｌ ｓ ｓｅ ，ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｓ ｓｅ ａ ｄ ｒｎ ｉ ｌ ｆ ｓｍ ｌ ｔ ｒ ｓ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ． ｉ ｌ ｔ ｓ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｒ ｕ ｄ ｅ ｅ ｔ ｉ ａ ｙ ｔ ｍ ｏ ｃ ａ ｉ ａ ｙ ｔ ｍ ｎ
±800kV换流站直流场雷电侵入波过电压的仿真
金属 回线绕击侵入波避雷器 电流 ／ ｋ Ａ
最大值 键词 】Ｐ Ｓ Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｅ Ｍ Ｔ Ｄ Ｃ雷 电过 电压 换流站
８ ２ ７
＜ Ｏ ． ０ ｌ
１ ０ ． ２
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８ ７ ６
８ ７ ０
闪 络 判 据 影 响 ， 本 文 采 用 伏 秒 特 性 结 合 ｕ，
当下我 国相 关标 准也 由于 雷 电流 的复杂
性 ， 并未 对 雷 电 流 幅 值 作 出明 确 的 规 定 。根 据
ｅ 站为例 ，雷 电流 波形取标准斜角波 ，运用 Ａ ＇ Ｄ ／ Ｅ ＭＴ Ｄ Ｃ计 算 程序 对 其分 析研 究。将
站和进线段 同时纳入考虑 ， 分别对进线端、
因素综合考虑 ，更 具有 实际研 究价值。经过 电 磁 暂态仿 真计 算程序 Ｐ ｓ ｃＡ Ｄ／ Ｅ ＭＴ ＤＣ的仿 真
Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ・ 软件应用
±８ ０ ０ ｋ Ｖ换流站直流场雷电侵入波过电压的仿真
文／ 李荷薇 杨海龙 刘 雨晴 张洛 陈鑫
表１ ：金属回线绕击侵入波设备过 电压及避雷器 电流 换流站 中主要设备 受到雷 害， 将 造 成 大 面 积 停 电 ， 因此 对 换 流 站 进 行 雷 电 过 电 压 研 究 是 十 分 必 要 的。 采 用 电磁 暂 态 仿 真 软 件 Ｐ Ｓ Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｅ Ｍ Ｔ Ｄ Ｃ对雷击进 线段 引起 的 站 内过 电压 水 平进 行计 算 分析 ， 计 算 结 果 为 ±８ Ｏ Ｏ ｋ Ｖ换 流 站直 流 场的防雷设计和运行提供 了参考 。 金属 回线绕击侵入波设备过 电压 ／ ｋ Ｖ
数 据 显 示 ，近 区雷 ，也 即 换流 站 入 口处 的 文 中
atp报告-500kV变电站中雷电暂态过程的仿真计算
电力系统过电压计算实验报告——500kV变电站中雷电暂态过程的仿真计算1研究背景与意义在雷电活动频繁的地区，由于雷击造成变电站内电气设备损坏的情况时常发生。
变电站内设备因雷击造成的绝缘损坏大多由输电线侵入的雷电过电压波引起。
为保证电网的安全稳定运行，减少变电站电气设备雷击损坏，应对变电站的雷电侵入波特性进行研究分析，以确保在各种运行方式下各电气设备因雷电引起的过电压值低于其额定雷电冲击耐受水平（BIL）。
研究沿线路传来的雷电波侵入变电站的波过程时，由于输电线的分布参数复杂，且变电站内设备和回路分支众多，雷电侵入波在变电站内将发生复杂的折反射。
变电站的雷害可能来自两个方面：一是雷直击于变电站；二是雷击输电线路产生的雷电过电压波沿线路侵入变电站。
对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。
我国运行经验表明，凡按规程标准要求正确安装避雷针、避雷线和接地装置的变电站，绕击和反击的事故率都很低，防雷效果很可靠。
另一方面，线路落雷比较频繁，虽然线路入侵变电站的雷电波电压受到线路绝缘的限制，但变电站电气设备的绝缘水平较线路低。
同时，变电站虽设有进线段保护，然其与非进线段并无本质差异，同样可能遭受雷击而形成侵入波。
由于变电站内有许多联络短线（如变压器到母线和避雷器的连线等），它们和输电线路一样，在持续时间极短的雷电波作用下，表现为各个联络线段间行波的传播和快速折、反射过程，并且通常在此过程中产生瞬时幅值极高的过电压，容易对设备造成危害。
因此若防护措施不可靠，势必造成变电站电气设备的损坏事故。
由此可见，沿线路侵入变电站的雷电过电压波是对变电站电气设备构成威胁的主要原因。
因此，对雷电侵入波在变电站电气设备上所产生的过电压进行仿真计算，找出过电压的分布变化规律，能够为限制雷电过电压（以保护变电站电气设备的绝缘）提供有价值的参考依据，从而合理配置避雷器保护，以进一步优化变电站的工程设计。
为此，对某500kV变电站进行仿真计算，分析雷电侵入变电站时，在不同雷击点与变电站的距离、不同的运行方式、不同的杆塔冲击接地电阻、不同的等效入口电容、避雷器的配置以及其他因素下，雷电过电压对设备的影响。
35kV变电站的雷电侵入波的仿真分析
文 章 编 号 ：０ ６— ４６ ２ ０ ） — ３ １— １０ ０ ５ （０ ９ ０ ０ ８ ０ ４ ４
３ Ｖ变 电站 的雷 电侵 入 波 的仿 真 分 析 ５ｋ
徐敏 董超 文 欧阳伟 王 国忠。 ， ， ，
（． １ 南昌大学 信息工程 学院 ， 江西 南昌 ３０ ３ ；． 昌有 色冶金设 计院 ， ３０ １２ 南 江西 南昌 ３００ ； ３０ ２
ｎ ｎ ｎ ａ ｉｎ ｗ ｖ ｎ ｔ ｅ ｓ ｂ ｔｔ ｎ．ａ ｄ ｓ ｍｅ ｃ ｒ ｓ ｏ ｄｎ ａ ｕ ｅ Ｉ ｕ ｏ ｗ ｒ ｏ ｉｈ ｎ ｎ ｒ ｔｃ ｉｎ ｉ ｇ ｉ ｖ ｓｏ ａ ｅ ｉ ｈ ｕ ｓａｉ ｏ ｎ ｏ ｏ ｒ ｐ ｎ ｉ ｇ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ａ、 ｐ ｔｆｒ ａ ｄ ｆｒ ｌ ｔ ｉ ｇ ｐ ｏｅ ｔ ． ｅ ｅ ｇ ｏ Ｓ ｍｕ ａｉ ｎ ｒ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｔｒｔｋ ｎ ａｉ ｕ ａ ｕ ｅ ｏ ｈ ｎ ａ ｉｎ ｗ ｖ ｎ ｔ ｅ ｓ ｂ ｔ ｔ ｎ ｉ ｌｔ ｓａ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｆ ａ ｉｇ ｖ ｒ ｓｍｅ ｓ ｒ ｓｆ ｒｔ ｅ ｉｖ ｓ ａ ｅ ｉ ｈ ｕ ｓａｉ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗｅ ｏ ｅ ｏ ｏ ｏ ｈ ｅ ｕｔ ｓ ｏ ｄ ｓ ｔ ａ ｈ ａ ｕ ｅ ｒ ｆ ｃｉｅ ｈ ｔｔ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ａ ｅ ｅｆ ｔ ． ｅ ｖ Ｋｅ ｏ ｄ ： ｌｃｉ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ３ Ｖ ｓ ｂ ｔｔ ｎ ｉｈｎ ｎ ｒ ｔｃｉｎ Ｔ —Ｅ Ｐ ｉｈ ｎｎ ｖ ｓｏ ａ ｅ ｙ Ｗ ｒ ｓ ｅｅ ｔ ｅ ｇｎ ｅ ｉ ； ５ ｋ ｕ ｓ ｉ ；ｌ ｔｉ ｇ ｐ ｏｅ ｔ ；Ａ Ｐ ｃ ｎ ａｏ ｇ ｏ ＭＴ ；ｌ ｔ ｉｇ ｉ ａ ｉｎ ｗ ｖ ｇ ｎ
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2006年第1期1抽水蓄能电站雷电侵入波保护的数值仿真浙江电力ZHE J IANG E LECT RIC POWERNumerical Simulation of Li g htnin g Protection a g ainst I ntrudin gWave in Pum p ed-stora g e Pow er Station陈水明1,康鹏1,何金良1,杨建军2,路剑3(1.清华大学电机系,北京100084; 2.华东勘测设计研究院,浙江杭州3100143.江苏抽水蓄能发电有限公司,江苏宜兴214205)摘要:采用PSCAD/EMT DC 程序计算分析了江苏抽水蓄能电站500kV 变电站雷电侵入波保护的效果,考虑了不同运行方式、不同雷击点的情况,还计算分析了杆塔冲击接地电阻、避雷器的布置及参数对保护效果的影响。
计算结果表明,该工程的雷电侵入波保护避雷器的配置和接线方式可以满足安全可靠性的要求。
关键词:雷电;侵入波;避雷器;冲击接地电阻Abstract :T he schem e of li g htnin g p rotection a g ainst intrudin g w ave in Jian g su p um p ed -stora g e p ow er sta 2tion is anal y zed b y num erical simulation w ith PSCAD/EMT DC in this p a p er.S om e factors ,includin g differ 2ent o p eration m ode and li g htnin g strike location ,are considered ,and the effect of im p ulse g roundin g resis 2tance of tow er and la y out of li g htnin g arrestors on p rotection p ur p ose is also anal y zed.T he calculated results indicate the schem e of li g htnin g p rotection in this p ro j ect is reasonable.K e y w ords :Li g htnin g ;Intrudin g w ave ;Sur g e arrestor ;Im p ulse g roundin g resistance 中图分类号:T M 863文献标识码:A 文章编号:1007-1881(2006)01-0001-040引言江苏抽水蓄能电站位于江苏省宜兴市西南郊的铜官山,电站装机容量1000MW ,装设4台250MW 的水泵水轮机-发电电动机组,建成后将负担起江苏省和华东电网的调峰、填谷、调频、调相及事故备用等任务。
电站以500kV 2回8km 线路接入宜兴变电站。
电站4台发电电动机和4台主变压器(300M VA )组成单元接线,在500kV 侧2台主变压器采用GIS 管道母线组成联合单元,以2回500kV X LPE 电缆接至地面500kV GIS 开关站,500kV 电气主接线为2进2出内桥接线。
500kV 变电站由于电气设备众多,且处于枢纽位置,从可靠性和技术经济性出发,一般需对500kV 变电站的雷电侵入波进行研究[1～5]。
而本文所讨论的江苏宜兴抽水蓄能电站经500kV变电站接入华东电网,作为一个电源点,起到调峰填谷的作用,因此非常重要,需结合该500kV 变电站的实际情况,对雷电侵入波的防护进行研究,从而确定避雷器的台数以及布置方式,保障该变电站的安全经济运行。
本文采用PSCAD/EMT DC 程序计算分析了江苏抽水蓄能电站500kV 变电站的雷电侵入波的保护,考虑了不同运行方式、不同雷击点的情况,还计算分析了杆塔冲击接地电阻、避雷器的布置及参数对保护效果的影响。
1程序计算参数1.1架空线路参数架空线路的导线采用四分裂形式,型号4×LG JQ -300,分裂间距450mm ,导线计算直径23.7mm ,20℃直流电阻0.0997Ω/km;避雷线型号LG J -95/55,计算直径16mm ,22006年第1期表1单变单线且不同雷击点时的各处过电压kV雷击点主变GIS电磁式T V GIS套管电缆近区雷击点TW1近区雷击点TW2远区雷击点TW312981129956138411821025138211629941342114597813611170100220℃直流电阻0.3Ω/km;杆塔塔型TW为开关站A型塔,27m高;TW1为终端塔,J T S1223, 41m高;TW2为双回路耐张塔,S J T14,57m 高;TW3～TW6为双回路悬垂塔,SZT14, 51.3m高;塔TW、TW1、TW2绝缘子串为耐张串,绝缘子型号FC210/170(自贡厂,钢化玻璃绝缘子,盘径×高度×爬距280mm×170 mm×380mm,联数×片数2×33);塔TW3～TW6为垂悬串,绝缘子型号CA882E B(唐山NGK,瓷绝缘子,盘径×高度×爬距300 mm×155mm×450mm,联数×片数1×30); TW、TW1杆塔接地电阻R1取10Ω;TW2～TW6杆塔R2取15Ω;避雷器R3取10Ω。
1.2设备参数GIS(单相式)的波阻抗为60～70Ω(取65Ω),波速300m/μs;电缆型号X LPE,截面800mm2,波阻抗约48.8Ω,直流电阻0.0282Ω/km,交流电阻0.0288Ω/km。
主变B1～B4的入口电容取4000～5000 p F(可取4000p F);电容式电压互感器的入口电容为5000p F;电磁式T V电容为400p F; GIS/空气套管TG的入口电容为1000p F;电缆终端T L的等值电容为500p F。
线路入口采用敞开式氧化锌避雷器BLX1,额定电压444kV;主变采用SF6封闭式氧化锌避雷器BLX2,额定电压420kV,伏安特性和保护水平按国标规定。
GIS的雷电冲击绝缘水平为1550kV(1425 kV);主变为1550kV(1425kV);电缆为1 675kV(1550kV);敞开式避雷器和电容式电压互感器为1675kV(1550kV)。
计算以前面的数值为主,下文同时列出括号内的绝缘配合系数。
1.3计算条件采用雷击线路杆塔发生反击作为雷电侵入波,幅值240kA,负极性, 2.6/50μs波形,总共考虑7基杆塔(第7基杆塔以后用无穷长线代替),定义TW1和TW2为近区雷击点, TW6为远区雷击点。
2计算结果及分析2.1主要计算内容雷电侵入波等值计算电路如图1所示(杆塔没有画出,括号内数据为长度,单位为m)。
计算时主要考虑了如下几方面的内容:不同雷击点的结果比较;运行方式的比较(考虑了6种运行接线方式,包括单变单线、双变单线、四变单线、单变双线、双变双线、四变双线);杆塔冲击接地电阻的影响;避雷器的布置及避雷器参数的影响等。
2.2计算结果2.2.1雷击点的比较由经验可知,雷击TW1时最为严重,以单变单线为例的计算结果如表1所示。
计算时近区杆塔的冲击接地电阻取10Ω,远区杆塔的冲击接地电阻取15Ω。
计算结果可知,雷击近区雷击点TW1时各设备上的过电压最高,雷击远区雷击点TW6时各设备上的过电压最低。
2.2.2运行方式的比较分析时考虑以下6种运行接线方式:单变单线、双变单线、四变单线、单变双线、双变图1雷电过电压分析等值计算电路浙江电力2006年第1期3表3远区杆塔接地电阻3种阻值下雷击TW1时各处过电压kVR1/ΩR2/Ω各节点电压/kV主变GIS电磁式T V GIS套管电缆10101520124812981343131513841446132013821455129813421412131513611417表2多种运行方式下不同雷击点时各处过电压kV运行方式雷击点主变GIS电磁式T V GIS套管电缆双变单线近区雷击点TW112411265124812701242远区雷击点TW6904956923901945四变单线近区雷击点TW111891223121412351210远区雷击点TW6871938906892929单变双线近区雷击点TW112521273126512861261远区雷击点TW6908973942929967双变双线(双变同组)近区雷击点TW112521273126512861261远区雷击点TW6908973942929967双变双线(双变不同组)近区雷击点TW112051232125512571246远区雷击点TW6896963927912956四变双线近区雷击点TW111451195118712041175远区雷击点TW6854912886867895表4近区杆塔接地电阻4种阻值下雷击TW1时各处过电压kVR1/ΩR2/Ω各节点电压/kV主变GIS电磁式T V GIS套管电缆5710151510081129129816221074122513841461109712341382131910071148134212731060118513611441双线、四变双线。
单变单线的结果如表1所示,其它如表2所示。
分析比较各种情况表明,雷击TW1时(近区雷击)单变单线方式情况最为严重。
四变双线时的分流路径最多,过电压幅值也最低。
2.2.3杆塔接地电阻的影响TW、TW1接地电阻为R1,TW2～TW6接地电阻为R2。
以单变单线为例,R1为10Ω时,改变远区杆塔的接地电阻,单变单线运行方式,雷击TW1,计算结果如表3所示。
由表可见,远区杆塔的接地电阻增加时,各点处的过电压略有增加,但影响很小。
近区杆塔接地电阻不同时雷击TW1时的计算结果如表4所示。
由表可见,近区杆塔的接地电阻增加时,各点处的过电压增加很多,近区杆塔的接地电阻取15Ω时,GIS及主变超过了对应的BILW。
因此,近区杆塔的冲击接地电阻取7Ω、远区杆塔的冲击接地电阻控制在15Ω内比较适宜。
2.2.4避雷器的配置计算时将GIS内部的避雷器的位置改变,如将GIS避雷器布置在GIS内各点或布置在连接电缆的上端,相应的过电压都会增加。
分析表明,目前的GIS配置是比较合理的。
前面的计算是基于线路避雷器和GIS避雷器的额定电压分别取444kV和420kV时的计算结果,近区杆塔冲击接地电阻为7Ω、远区杆塔冲击接地电阻为15Ω时,有一定的配合裕度。