Protection of ±500 kV HVDC Double-circuit Converter Station from Lightning Induced Overvoltage

In order to obtain reasonable schemes of arrester in converter stations, the arrester scheme of "Xiluodu-Guangdong HVDC ± 500 kV double circuit transmission" project against lighting induced overvoltage, which was designed according to the main principle of lightning protection in converter station, is discussed. A calculation of the lighting induced overvoltage in Zhaotong converter station un- der various operation modes is performed with ATP-EMTP software, then the surge arrester configuration of the converter station is decided, and the arrester protection schemes of smoothing reactor and neutral line are studied. It is concluded that additional protection is necessary because of the relatively large gap between protected disconnecting switch and arrester of metallic return transfer bus. Plus, the smoothing reactor (SR) arrester near the valve hall could be removed to improve the scheme’s economic performance.

基于PSCAD的采油区配电线路防雷研究

为提升采油区10kV配电线路的耐雷水平,本文系统研究了10kV配电线路的防雷现状,探讨了各项防雷措施的优劣,利用PSCAD仿真软件对“上”字型杆塔和三角型杆塔分别建模,仿真分析绝缘子类型、避雷器安装、避雷线架设等防雷措施对线路耐雷水平的影响。然后,通过对某采油区配套的一条10kV配电线路开展实地测量与建模仿真,分析验证了多项防雷措施的可行性与有效性。最终采用对24支#3杆使用降阻剂、深埋接地极、在线路前20基杆塔架上设避雷线和在部分杆塔的三相绝缘子两端并联线路避雷器等措施进行优化。仿真结果显示,采取上述优化措施后,该线路整体耐雷水平显著提高。本文制定的防雷优化方案具有普适性,可以为其它采油区的10 kV配电线路防雷提供借鉴。

“工业上楼”建筑电气设计要点浅析

随着经济的发展,城市产业发展往往面临产业转型升级加速和土地资源紧张的双重压力,“工业上楼”举措成为了当今城市产业发展的趋势和研究方向。“工业上楼”面向的产业类型较多,不同产业类型对电气设计的需求也不同,因此“工业上楼”建筑电气设计也相对复杂,对电气设计也带来一定挑战。本文将针对“工业上楼”建筑电气设计关键要点进行探索,以供参考。

输电线路绝缘配合设计方法研究

输电线路的绝缘性能直接影响区域供电水平,且与输电线路与设备的故障发生率存在密切联系。输电线路绝缘配合设计是重要环节,也是影响输电线路运行稳定性的关键因素,设计人员应提高对绝缘配合设计方法的重视程度。主要总结了输电线路绝缘设计的基本原则与常用方法,明确了绝缘配合设计流程与设计要点,旨在提升绝缘配合设计的科学性、可靠性,进而提升输电线路与输电设备的防雷水平,降低线路跳闸等故障的发生概率,为电力行业的长远可持续发展奠定良好基础。

35 kV架空线路中并联间隙的单相同线安装方式

35 kV线路杆塔高度远高于10 kV线路,其防雷配置偏少,雷击跳闸率偏高。本文提出采用单相同线安装并联间隙的方法来提高线路耐雷水平,即在同一回路的固定单相安装并联间隙。35 kV架空线路的跳闸机制为相间短路故障,并联间隙在单相安装方式下,可由放电相导线对其他导线的耦合作用降低其余两相导线的过电压,从而降低线路发生相间短路的几率,提升线路的耐雷水平。通过建立35 kV架空线路过电压计算仿真模型,考虑避雷线和接地电阻的影响,计算了并联间隙在单相同线安装方式下对线路耐雷水平的影响。单相同线安装并联间隙,在线路无、单和双避雷线时,反击耐雷水平分别最大提升81.9%、21.2%、11.1%;感应雷耐雷水平分别最大提升68.2%、50.2%、38.4%。通过实验和计算,针对雷击形式的不同概率,给出了并联间隙采取单相同线安装方式后的放电距离确定原则。单相同线安装并联间隙的方法具有成本低、免维护的特点,可以作为35 kV架空线路的重要防雷手段。

爆炸气流灭弧防雷装置试验研究与应用

为了提高高压架空线路的耐雷水平,解决电网防雷难题,基于“疏导式”防雷技术基础上研制了一种利用高速气流熄灭电弧的爆炸气流灭弧防雷装置。该装置允许空气间隙击穿形成电弧通道,并同时利用雷电脉冲信号在电弧形成瞬间同步触发灭弧气丸,以产生高速气流在工频电弧建弧初期就将其完全熄灭,并且强气流能快速恢复空气介质强度,防止电弧重燃。文中对该装置的灭弧原理进行了详细论述;通过雷电冲击试验、测试装置触发响应时间试验和工频大电流灭弧试验,检验了该装置的电气性能和灭弧效果,经试验发现其均满足试验要求;根据实际运行效果发现该装置在线路上运行工况良好,防雷效果十分优异。

配网架空地线的设计、防雷效果和经济性研究

基于南方电网标准化设计模块和相关技术规范,提出了两种典型10 kV杆塔安装架空地线的优化设计方案。计算分析表明,10 kV配电线路安装架空地线后约80%~90%的雷电流将直击地线,雷电直击导线跳闸概率大幅降低,反击跳闸概率有所增加,感应雷击跳闸率明显下降,综合相比无地线时雷击跳闸率降低约30%。经济性评估表明,新建工程安装地线增加费用约为2.9~3.9万元/km,改造工程安装地线费用约为6.2~7.2万元/km,造价相对较高,但运行可靠性高、全寿命周期长、一次性实施后基本免维护,因此建议架空地线仅在雷害严重、重要程度和供电可靠性要求高的线路区段架设,且优先在新建线路设计时考虑。最后对南方电网范围内部分10 kV线路试点应用架空地线情况进行了调研分析,结果显示部分配电线路雷击跳闸率有改善。

基于10kV架空配电线路常用防雷措施防雷性能的研究

鉴于10 kV配电线路在雷雨高发季节易遭受雷击而引发线路故障的问题,搭建了10 kV配电线路直击雷、感应雷过电压的计算仿真模型,对不同防雷措施下的线路耐雷水平、雷击跳闸率进行相应测算,并基于不同安装方式下的防雷效果进行了对比分析。通过仿真结果可知,利用多腔室间隙的防雷措施取得的感应雷耐雷水平最高,氧化锌避雷器(Metal Oxide Arresters,MOA)次之,防弧金具最差;对于降低线路雷击跳闸率,采取安装多腔室间隙和避雷器的措施取得的效果最好;避雷器和多腔室间隙对相邻杆塔仍具备一定程度的保护效果,但多腔室间隙的保护效果高于避雷器。

一回35kV架空输电线路雷击故障原因分析

对韶关供电局一回35 kV架空输电线路近三年的雷击故障进行统计分析。从落雷数据、杆塔反击耐雷水平计算等方面综合诊断故障原因,得出结论:复合绝缘子串的雷电冲击50%干闪络电压较低,叠加线路途经雷电活动频繁地区、跨越桉树林的杆塔采用了高跨设计的因素,造成线路耐雷水平无法达到规定要求,是故障频繁的主要原因。针对该类问题,在设计、运维、改造方面提出了建议。

10kV配电线路差异化防雷措施分析

10 kV配电线路差异化防雷措施分析有利于帮助10 kV配电线路选取最优的防雷措施。本研究根据10 kV配电线路实际参数与雷电参数构建了过电压模型,在此基础上对防雷绝缘子和避雷器组合措施与防雷绝缘子和避雷线组合措施进行了仿真分析。防雷绝缘子和避雷器的防雷水平可达到38 kA与37 kA,防雷绝缘子和避雷线的耐雷击水平为15 kA,二者在防护性能上具有一定差异性,需要根据10 kV配电线路实际情况合理选择防雷措施。

110kV平宝线杆塔接地改造及防雷效果分析

基于 110kV平宝线杆塔及线路雷害事故情况分析 ,实施了杆塔接地改造 ,其后 5年的运行情况表明改造效果良好。

线路避雷器改善同塔多回线路防雷性能的分析

安装线路避雷器是最为有效的输电线路防雷措施,为求得分析线路避雷器用于同塔多回线路时的最佳安装位置和安装数量,对相关文献资料进行了综合分析研究。根据非三相安装线路避雷器改善线路防雷性能的机理可知,雷击塔顶时部分雷电流通过安装避雷器的相导线泻放而降低塔顶电位,同时安装避雷器的相导线电压升高且在相邻相上感应较高电压,两方面因素共同作用使得其他相绝缘子上的电压降低,耐雷水平得到改善;同塔多回线路非全相安装线路避雷器时,防雷效果与避雷器的安装位置密切相关。建议220kV同塔双回线路安装单相避雷器时宜安装在下侧相;每回路安装2支避雷器时,宜安装在中间相和下侧相;同塔4回线路最佳的避雷器安装位置为在上层右侧和下层两回线路的上相绝缘子上。

基于ATP-EMTP的变电站二次系统雷电过电压仿真

笔者采用ATP暂态仿真软件,对典型变电站各级防雷保护情况建模,计算了传递到变电站二次系统的雷电过电压。提出了在进线段安装保护间隙、变压器高低压侧同时安装避雷器、低压电源系统完善三级防雷的配电系统的各级防雷措施,并对其配合情况进行了仿真。该模型对防雷保护元器件的选取、各级防雷配合提供了计算机辅助依据,对变电站各级防雷保护的绝缘配合具有一定的指导意义。

10kV架空配电线路雷电防护用绝缘塔头

为增强感应雷抵御能力,改善架空配电线路防雷性能,提出了一种10kV架空配电线路感应雷防护用绝缘塔头结构。该结构由绝缘支柱、连接金具、横担、立担和绝缘子构成,其中绝缘支柱用于提高三相共用对地绝缘水平,技术经济性较好。对不同绝缘水平时线路的感应雷闪络率进行了计算,根据计算结果并考虑技术经济性,按照将感应雷闪络率降低96%的标准,确定了绝缘塔头的雷电冲击耐受电压应≥400kV;通过受力分析,确定了绝缘支柱和连接金具的抗弯强度应能耐受三相导线每相施加1 955N水平拉力时产生的弯矩。研制了绝缘塔头产品,该产品通过了雷电冲击放电试验和抗弯试验的检验,技术性能满足设计要求。绝缘塔头产品已分别在广东和广西电网的2条10kV线路上挂网运行,表现出了较好的防雷性能。

架空配电线路雷击分析与防治措施

结合架空配电线路在实际运行中的雷害情况及典型事例,对目前架空配电线路防雷现状及存在问题进行全面分析,认为配电线路在绝缘水平、绝缘配合、防雷措施等方面存在许多问题。针对此,提出提高架空配电线路绝缘水平、安装可调式过电压保护间隙、优化中性点接地方式、在特定地点安装避雷器、拆除不合理防雷设备、对架空线路进行运行维护等关键防雷措施,以提高架空配电线路的耐雷水平及供电可靠性。

川藏联网工程500kV高海拔输电线路的耐雷水平

川藏联网工程是联结四川电网和西藏电网的重要民生工程,工程500 kV输电线路分为乡城—巴塘和巴塘—昌都这2个部分。线路经过地区年平均雷电日高达70 d,属于多雷区;沿线地形中高山大岭和峻岭约占80%;最高海拔高度达5 000 m;线路耐雷水平亟待研究。为此,对川藏联网工程沿线电网近几年的雷击跳闸情况进行了统计分析,对乡城—巴塘和巴塘—昌都500 kV输电线路的雷电性能进行了研究,给出了线路雷电绕击计算方法和反击计算方法,对线路雷击跳闸率进行了加权计算。计算结果表明,乡城—巴塘和巴塘—昌都这2段线路折算至40雷电日时的雷击跳闸率分别为0.24次/(100 km·a)和0.17次/(100 km·a),均大于500 kV输电线路0.14次/(100km·a)的控制要求值。鉴于川藏联网工程的重要性,为增大线路防雷的安全裕度,需要增设一些线路防雷措施。如在易击塔和易击相上加装线路避雷器,乡城—巴塘线路段的雷击跳闸率可由0.24次/(100 km·a)降低至0.13次/(100km·a),巴塘—昌都线路段的雷击跳闸率由0.17次/(100 km·a)降低至0.11次/(100 km·a),均可满足要求。研究结果可为川藏联网工程高海拔输电线路的设计和建设提供指导,对后续高海拔输电线路耐雷水平的提高具有重要意义。

高速电气化铁路接触网防雷研究

高速电气化铁路发展迅速,接触网作为担负机车供电的重要设备,位于高铁线路的最上方,极易遭受雷击引起损坏。根据国内外接触网防雷现状和避雷线的保护原理,分析并计算了是否采用架设架空避雷线,接触网遭受雷击的过电压情况及耐雷水平,在PSCAD仿真软件中搭建了接触网遭受雷击的模型,仿真验证了接触网架设避雷线的效果,为高速铁路接触网全线架设架空避雷线的防雷方案提供了依据。

煤矿35 kV线路防雷保护间隙的研究

为验证保护间隙对35kV线路的防雷保护效果,在ATP-EMPT电磁暂态分析软件环境下,以某矿区35kV架空线路为模型,模拟雷击入侵35kV变压器,对比加装保护间隙前后变压器高压侧过电压峰值,结果表明,35kV线路在遭受单相或三相雷击后,保护间隙能够大幅降低变压器高压侧的雷电侵入波峰值;分析了加装防雷保护间隙后35kV线路的耐雷水平与雷击跳闸率,结果表明线路耐雷水平降低,雷击跳闸率上升,但均符合DL/T 620—1997要求。应用结果表明,煤矿35kV线路安装防雷保护间隙后能够有效抑制雷电波入侵变电装置,但需配合自动重合闸装置,以提高线路防雷的可靠性。

1000kV特高压变电站防雷保护和设备绝缘水平

结合我国1000kV晋东南—荆门—南阳试验示范工程系统过电压的计算结果,论述了绝缘配合方法的原理,推荐了本工程变电站的设备绝缘水平。同时对我国已运行的500kV和750kV变电站的直击雷设计和运行经验进行了总结分析,并对1000kV特高压变电站直击雷防护中存在的一些特殊设计问题进行了计算研究,推荐了1000kV变电站对直击雷的防护方法。还对晋东南变电站、南阳开关站和荆门变电站雷电侵入波进行了模拟计算,计算出各种运行方式下变电站开关站的安全运行指标,并根据计算推荐了确保每个变电站安全运行年(1500～2000a)时的避雷器保护方案。

应用纵联差动保护防止雷击同塔双回线路同时跳闸停电

为防止雷击同塔双回线路导致双回路同时跳闸(同跳)停电事故的发生,研究了采用纵联差动保护的防同跳效果。首先归纳总结了雷击同塔双回线路同时跳闸特点及继电保护现状,分析了同塔双回线路相序布置、杆塔接地电阻、杆塔高度、档距和线路绝缘强度等因素对双回线路耐雷性能的影响。然后详细比较了各保护装置在雷击同塔双回线路典型闪络故障下的动作情况,并结合实际线路定量分析了采用纵联差动保护的防同跳效果。研究结果表明,线路的两相耐雷水平曲线和三相耐雷水平曲线之间存在一个较大的"跳跃间隔";同塔双回线路中采用纵联差动保护后在雷击导致三相闪络时才会导致一回线路停电,在四相闪络时才会导致双回线路同时停电,因此与采用纵联距离和纵联方向保护相比,纵联差动保护具有更好的防同跳效果。最后,从继电保护角度提出了同塔双回线路防同跳的一些措施和建议。