3.2 避雷器配置的影響

結(jié)合前面的研究發(fā)現(xiàn)，變電站設(shè)備最大過(guò)電壓出現(xiàn)在雷擊第1基桿塔時(shí)，其最大過(guò)電壓已經(jīng)超過(guò)變壓器絕緣裕度。因此考慮在母線上安裝一組避雷器，研究其對(duì)變壓器過(guò)電壓的影響效果。在融冰絕緣地線改造后，雷擊第1基桿塔，變電站設(shè)備過(guò)電壓如圖4所示，其中電氣設(shè)備過(guò)電壓的最大值如表3所示。由表3和圖4可見(jiàn)，未架設(shè)避雷器前，變壓器最大過(guò)電壓為1 675 kV;架設(shè)避雷器后，變壓器最大過(guò)電壓下降為1 530 kV，小于其絕緣裕度，達(dá)到了保護(hù)變壓器的效果。同時(shí)，變電站其他設(shè)備過(guò)電壓也有下降，達(dá)到保護(hù)變電站設(shè)備的效果，并且效果比較顯著。

圖 4 地線絕緣架設(shè)情況下雷擊桿塔電氣設(shè)備過(guò)電壓

Fig. 4 Overvoltage of electrical equipment for tower struck by lightning in way of insulated ground wire

3.3 桿塔接地電阻的影響

為了分析桿塔接地電阻對(duì)變電站電氣設(shè)備的雷電過(guò)電壓水平的影響，在仿真時(shí)桿塔接地電阻范圍為5~30 Ω，雷擊點(diǎn)位于第1基桿塔，得到不同接地電阻下電氣設(shè)備最大過(guò)電壓隨接地電阻變化的趨勢(shì)如圖5所示。由圖5可見(jiàn)，在接地電阻為5 Ω，變壓器最大過(guò)電壓為1 663 kV;在接地電阻為30 Ω，變壓器最大過(guò)電壓為1 719 kV;隨著桿塔接地電阻增大，設(shè)備最大過(guò)電壓值增大。雷擊地線正常架設(shè)和絕緣架設(shè)下設(shè)備最大過(guò)電壓隨接地電阻變化規(guī)律相似。因此，接地電阻的減小將會(huì)導(dǎo)致變電站設(shè)備最大過(guò)電壓減小。盡量減小變電站附近桿塔的接地電阻，對(duì)限制過(guò)電壓水平和節(jié)約成本有重大的意義。

表 3 地線絕緣架設(shè)情況下雷擊桿塔電氣設(shè)備最大過(guò)電壓

Table 3 Largest overvoltage of electrical equipment for tower struck by lightning in way of insulated ground wire

圖 5 電氣設(shè)備最大過(guò)電壓隨接地電阻變化的趨勢(shì)圖

Fig. 5 Largest overvoltage of electrical equipment with grounding resistance

4 結(jié)論

本文利用ATP-EMTP 軟件建立500 kV變電站雷電過(guò)電壓分析模型，研究了融冰絕緣地線架設(shè)對(duì)500 kV變電站雷電過(guò)電壓的影響，總結(jié)雷擊點(diǎn)位置、避雷器配置方案和桿塔接地電阻對(duì)變電站設(shè)備雷電過(guò)電壓的影響規(guī)律，得出如下結(jié)論。

(1)雷擊變電站附近桿塔，地線正常架設(shè)和絕緣架設(shè)2種情況下變電站設(shè)備最大過(guò)電壓差別很小，融冰絕緣地線架設(shè)對(duì)500 kV變電站雷電過(guò)電壓的影響很小。

(2)隨著雷擊點(diǎn)遠(yuǎn)離變電站，地線正常架設(shè)和絕緣架設(shè)2種情況下變電站最大過(guò)電壓都減少，且變化規(guī)律相似。

(3)母線架設(shè)避雷器后，變壓器最大過(guò)電壓下降到安全裕度以內(nèi)，同時(shí)對(duì)其他變電站設(shè)備也起到了保護(hù)作用。

(4)變電站附近桿塔接地電阻對(duì)變電站設(shè)備最大過(guò)電壓影響較大。減小桿塔接地電阻，對(duì)限制變電站設(shè)備過(guò)電壓水平有著重要的作用。

融冰絕緣地線采用120 mm的長(zhǎng)間隙，對(duì)500 kV變電站設(shè)備最大過(guò)電壓影響很小，可在地線直流融冰工程中推廣應(yīng)用。

作者：

馬御棠 , 馬儀 , 曹曉斌 , 黃然 , 陳奎 , 周仿榮    

參考文獻(xiàn)

[1]王海姣, 劉明光, 李宗壘. 變電站進(jìn)線段應(yīng)用避雷針保護(hù)的優(yōu)勢(shì)[J]. 高壓電器, 2014, 50(2): 68-74.

WANG Haijiao, LIU Mingguang, LI Zonglei. Adopting lightning rod for protecting incoming line of transformer substation[J]. High Voltage Apparatus, 2014, 50(2): 68-74. (1)

[2]胡偉, 陳勇, 萬(wàn)啟發(fā), 等. 三峽550 kV GIS 的雷電沖擊耐受試驗(yàn)方法[J]. 高電壓技術(shù), 2011, 37(4): 883-887.

HU Wei, CHEN Yong, WAN Qifa, et al. Test on lighting impulse withstand voltage of the three gorges right bank 550 kV GIS substation[J]. High Voltage Engineering, 2011, 37(4): 883-887. (0)

[3]劉強(qiáng), 谷定燮, 張?jiān)? 雷擊桿塔塔頂時(shí)導(dǎo)線上感應(yīng)電壓敏感性分析[J]. 高電壓技術(shù), 2005, 31(3): 31-33.

LIU Qiang, GU Dingxie, ZHANG Yuanfang. Sensitivity analysis of lightning performance calculations for transmission lines[J]. High Voltage Engineering, 2005, 31(3): 31-33. (1)

[4]胡偉濤. 500 kV HGIS 雷電沖擊試驗(yàn)擊穿的原因分析[J]. 高壓電器, 2013, 49(12): 145-149.

HU Weitao. Breakdown Analysis of a 500 kV HGIS equipment in lightning impulse test[J]. High Voltage Apparatus, 2013, 49(12): 145-149. (1)

[5]劉青, 張玉峰, 程勇. 220 kV GIS 變電站雷電過(guò)電壓防護(hù)措施的研究[J]. 高壓電器, 2008, 44(4): 329-331.

LIU Qing, ZHANG Yufeng, CHENG Yong. Research on protection against lightning over-voltage on transformer in a 220 kV GIS substation[J]. High Voltage Apparatus, 2008, 44(4): 329-331. (0)

[6]匡洪海, 肖伸平. 500 kV 變電站雷擊保護(hù)的建模分析J][J]. 高壓電器, 2008, 44(5): 409-412.

KUANG Honghai, XIAO Shenping. Modeling and analysis of lightning protection for 500 kV substation[J]. High Voltage Apparatus, 2008, 44(5): 409-412. (0)

[7]陳仕龍, 曹蕊蕊, 畢貴紅, 等. 基于形態(tài)學(xué)的特高壓直流輸電線路雷擊干擾識(shí)別[J]. 中國(guó)電力, 2014, 47(10): 40-46.

CHEN Shilong, CAO Ruirui, BI Guihong, et al. Identification of UHVDC transmission line lightning disturbance based on morphology[J]. Electric Power, 2014, 47(10): 40-46. (0)

[8]董家斌. 500 kV主變壓器雷擊事故分析[J]. 中國(guó)電力, 2014, 47(5): 6-10.

DONG Jiabin. Analysis of lightning outage for 500 kV main transformer[J]. Electric Power, 2014, 47(5): 6-10. (0)

[9]王成亮, 王光亮, 包玉樹(shù). 一起變壓器雷擊故障的分析[J]. 中國(guó)電力, 2012, 45(12): 66-70.

WANG Chengliang, WANG Guangliang, BAO Yushu. Analysis on a transformer lightning accident[J]. Electric Power, 2012, 45(12): 66-70. DOI:10.3969/j.issn.1004-9649.2012.12.015 (1)

[10]張恒旭, 劉玉田, 張鵬飛. 極端冰雪災(zāi)害下電網(wǎng)安全評(píng)估需求分析與框架設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2009, 29(16): 8-14.

ZHANG Hengxu, LIU Yutian, ZHANG Pengfei. Requirements analysis and framework design for power system security assessment considering extreme ice disasters[J]. Proceedings of the CSEE, 2009, 29(16): 8-14. DOI:10.3321/j.issn:0258-8013.2009.16.002 (1)

[11]黃新波, 劉家兵, 蔡偉, 等. 電力架空線路覆冰雪的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2008, 32(4): 23-28.

HUANG Xinbo, LIU Jiabing, CAI Wei, et al. Present research situation of icing and snowing of overhead transmission lines in China and foreign ries[J]. Power System Technology, 2008, 32(4): 23-28. (1)

[12]胡毅. 電網(wǎng)大面積冰災(zāi)分析及對(duì)策探討[J]. 高電壓技術(shù), 2008, 34(2): 215-219.

HU Yi. Analysis and ermeasures discussion for large area icing accident on power grid[J]. High Voltage Engineering, 2008, 34(2): 215-219. (1)

[13]侯慧, 尹項(xiàng)根, 陳慶前, 等. 南方部分500 kV主網(wǎng)架2008年冰雪災(zāi)害中受損分析與思考[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2008, 32(11): 12-15.

HOU Hui, YIN Xianggen, CHEN Qingqian, et al. Review on the wide area blackout of 500 kV main power grid in some areas of south China in 2008 snow disaster[J]. Automation of Electric Power Systems, 2008, 32(11): 12-15. DOI:10.3321/j.issn:1000-1026.2008.11.003 (1)

[14]吳伯華, 張孝軍, 方瑜. 超高壓線路絕緣地線的研究[J]. 中國(guó)電力, 1997, 30(3): 11-12.

WU Bohua, ZHANG Xiaojun, FANG Yu. Study on the performance of insulated ground wire on EHV transmission lines[J]. Electric Power, 1997, 30(3): 11-12. (1)

[15]劉青. 寶能220 kV GIS 變電站雷電侵入波過(guò)電壓的研究[J]. 高壓電器, 2008, 44(2): 142-144.

LIU Qing. Research on lightning intruding waves in 220 kV Baoneng gas insulated substation[J]. High Voltage Apparatus, 2008, 44(2): 142-144. (1)

[16]甘凌霞. 500 kV GIS 變電站雷電過(guò)電壓保護(hù)研究[J]. 高壓電器, 2009, 45(6): 110-114.

GAN Lingxia. Lightning over-voltage protection for 500 kV GIS substation[J]. High Voltage Apparatus, 2009, 45(6): 110-114. (0)

[17]向軍, 周羽生, 鄭劍武, 等. 1000 kV 交流緊湊型輸電變電站雷擊侵入波分析[J]. 電瓷避雷器, 2012(3): 67-76.

XIANG Jun, ZHOU Yusheng, ZHENG Jianwu, et al. Analysis on lightning invasion waves of 1000 kV AC compact transmission substation[J]. Insulators and Surge Arresters, 2012(3): 67-76. (0)

[18]袁兆祥, 周洪偉. 500 kV HGIS 變電站雷電侵入波的計(jì)算分析[J]. 高電壓技術(shù), 2007, 33(6): 71-75.

YUAN Zhaoxiang, ZHOU Hongwei. Calculation and study of lightning intruding surge for 500 kV HGIS substation[J]. High Voltage Technology, 2007, 33(6): 71-75. (0)

[19]劉渝根, 劉緯, 陳先祿. 500 kV 變電站雷電侵入波研究[J]. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2000, 23(3): 17-19.

LIU Yugen, LIU Wei, CHEN Xianlu. Research on lightning intruded wave for 500 kV substations[J]. Journal of Chongqing University (Natural Science Edition), 2000, 23(3): 17-19. (1)

[20]陳奎, 曹曉斌, 吳廣寧, 等. 超高壓輸電線路融冰絕緣地線單相短路電流分析[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2014, 38(11): 3266-3270.

CHEN Kui, CAO Xiaobin, WU Guangning, et al. Analysis on single-phase short-circuit current in insulated ground wire during ice-melting of EHVAC transmission lines[J]. Power System Technology, 2014, 38(11): 3266-3270. (1)

[21]相龍陽(yáng), 彭春華, 劉剛. 500 kV變電站雷電過(guò)電壓的仿真研究[J]. 電力科學(xué)與工程, 2011, 27(2): 30-35.

XIANG Longyang, PENG Chunhua, LIU Gang. Simulation research on lightning over voltage of 500 kV substation[J]. Electric Power Science and Engineering, 2011, 27(2): 30-35. (3)

[22]彭鵬, 粟時(shí)平, 顏勤. 變電站雷電侵入波保護(hù)的仿真分析[J]. 電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào), 2009, 24(3): 49-53.

PENG Peng, LI Shiping, YAN Qin. Simulation and analysis for substations lightning intruded wave protection[J]. Journal of Electric Power Science and Technology, 2009, 24(3): 49-53. (1)

[23]陳梁金, 李文藝, 施圍. 750 kV GIL-GIS 系統(tǒng)雷電侵入波防護(hù)的研究[J]. 高電壓技術(shù), 2005, 31(6): 39-41.

CHEN Liangjin, LI Wenyi, SHI Wei. Study on the protection of lightning intruding waves in 750 kV GIL-GIS system[J]. High Voltage Engineering, 2005, 31(6): 39-41. (2)