三峡电站允许地电位升高试验研究(Ⅰ)——控制电缆的工频耐压特性研究

由于三峡电站地处高电阻率地带,且入地故障电流很大。初步计算[2]表明,其接地装置的设计很难满足标准中规定的地电位升高不大于2000V[1]。为了确定提高地网允许电位升高值是否可行,作者对影响该值的因素之一控制电缆的工频耐压特性进行了试验研究,得出了一些有用的结论。

三峡电站允许地电位升高试验研究(Ⅱ)——继电保护设备的工频耐压特性研究

为了确定提高地网允许电位升高值是否可行,作者在研究了控制电缆的工频耐压特性之后在本文中又研究了继电保护设备的工频耐压特性对该值的影响,并进行了试验。结果表明,继电器绝缘的工频耐压特性是影响这一数值的关键因素。

共用地网地电位升高观测及特征分析

地电位反击造成设备的损坏和人员生命安全是非常值得关注的问题。基于人工触发闪电,布置了共用地网的试验模型,通过引流杆注入真实雷电流,测量了共用接地情况下接地体的地电位升高电压,并对比分析了闪电回击和M分量放电过程引起地电位升高电压的波形特征。结果表明：获得触发闪电（T201514）7次回击和16次M分量上升沿10%～90%时间分别为0.4μs和279.7μs,半峰宽度的平均值分别为14.8μs和434.7μs。地电位升高电压波形的上升陡度和半峰宽度相对于回击都更大,将电压波形上升陡度和半峰宽度分别与电流波形的参数相比得到比值为14.0和2.7。M分量电压和电流波形相似,电压波形和电流波形对应参数的比值分别为0.8和1.1。触发闪电回击和M分量峰值的平均值分别为–19.1 k A和–1.3 k A,回击以及M分量的峰值和引起的地电位升高电压峰值有很好的线性拟合关系。将电压峰值和电流峰值相比得到等效接地电阻,雷电流的等效接地电阻明显小于回击。

一种限制GIS暂态地电位升高的措施

用EMTP程序对用不同的氧化锌避雷器限制GIS内快速暂态过电压的效果进行了计算,并给出了快速暂态过电压与暂态地电位升高的简单算式。同时对某GIS的隔离开关操作引起的暂态地电位升高数值进行了现场测量。提出了用氧化锌避雷器阀片限制GIS暂态地电位升高的措施。

一种抑制气体绝缘开关装置暂态地电位升高的措施

在分析外壳地电位升高原因的基础上,提出了用电磁暂态程序计算外壳地电位升高的等值计算模型.通过对外壳地电位升高的计算,表明外壳地电位的升高足以危害与气体绝缘开关装置(GIS)相连的外围设备.为了防止外壳地电位升高对GIS的外围连接设备的影响,提出用线路金属氧化物避雷器限制快速暂态过电压的幅值,用氧化锌阀片来改善GIS与外围设备的连接方式以限制外壳地电位升高.计算结果表明,加装金属氧化物避雷器不仅可以抑制快速暂态过电压,而且可以较为有效地抑制外壳地电位升高,且氧化锌阀片的残压越低,其对外壳地电位升高的抑制效果越好.对国内某550kVGIS的外壳地电位升高进行了现场实测,结果表明计算波形与实测波形比较吻合.

一次人工引雷雷电流和地电位升高监测

根据2006年夏季在山东滨州地区的一次火箭引雷试验观测中雷电流和地电位升高的资料,对雷电作用于伸长接地体上引起的地电位升高和接地电阻特性进行分析。从波形可以看出,雷电过程中有两次回击,一次峰值为41.59kA,电流波形为6.02/20.24μs,另一次峰值为29.59kA,电流波形为4.8/11μs。以往对接地体的冲击特性研究都是限于试验室中的标准波形,此次试验反映出真实雷电过程中接地体的接地电阻变化特性。同时针对ATP仿真法中常用的接地体仿真模型提出质疑,冲击接地电阻仿真计算结果不随雷电流波形参数发生变化,而且雷电流和地电位升高波形峰值不能体现出时间差,这是因为火花放电使冲击接地电阻非定值。

GIS母线外壳环流与暂态地电位升高现象研究

近年来GIS在电力系统的应用中体现出很大的优越性,我国电压等级较高的变电站都采用GIS形式,我国即将投建的1000 kV变电站也采用了GIS形式。介绍了GIS母线金属外壳环流及暂志地电位升高的特性;分析了分体式连续型金属外壳产生环流的机理和影响外壳环流大小的因素,以及环流对二次设备的影响、对变电站工作人员的人身安全的威胁,并对为降低环流大小而采取的接地方式进行了讨论。

计及地电位升高的超高压交流输电线路工频电场计算

为研究地电位升高时超高压交流输电线路产生的工频电场,将地电位升高作为第一类边界条件,应用模拟电荷法,建立了考虑地电位升高影响的超高压交流输电线路下方工频电场计算模型。与CDEGS软件计算结果的对比表明,该方法是可行、有效的。同时分析了不同地电位升高值、导线高度及导线排列方式下,地电位升高对超高压输电线路工频电场的影响。提出对地电位升高区域内的工频电场暴露应给予更多关注并采取相应的限制措施。

MOA在限制GIS暂态地电位升高中的应用

GIS内部的快速暂态过电压(VFTO),在遇到波阻抗不连续的地方,会发生折反射,从而引起GIS暂态地电位的升高(TGPR)。采用电磁暂态程序(EMTP)计算TGPR的等值计算模型,提出了用金属氧化物避雷器(MOA)限制GIS中VFTO和TGPR,并计算了在不同位置安装MOA对TGPR的影响。结果表明,加装MOA可以有效地抑制TGPR。

金属氧化物避雷器对气体绝缘开关装置暂态地电位升高的抑制作用

简述了气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中暂态地电位升高(TGPR)产生的原理及其等值计算模型。利用电磁暂态程序(EMTP)计算了金属氧化物避雷器(MOA)对GIS中快速暂态过电压(VFTO)和暂态地电位升高(TGPR)的抑制效果。仿真计算结果表明,MOA不仅可以抑制VFTO,而且也可较有效地抑制TGPR。

一次人工引雷雷电流和地电位升高监测

根据2006年夏季在山东滨州地区的一次火箭引雷试验观测中雷电流和地电位升高的资料,对雷电作用于伸长接地体上引起的地电位升高和接地电阻特性进行分析。从波形可以看出,雷电过程中有两次回击,一次峰值为41.59kA,时间参数为6.02/20.24μs,另一次峰值为29.59kA,时间参数为4.8/11μs。以往对接地体的冲击特性研究都是限于试验室中的标准波形,此次试验反映出真实雷电过程中接地体的接地电阻变化特性。同时采用ATP仿真法计算出水平接地体在雷电流下的冲击接地电阻,与实际情况进行比较。结果显示,仿真计算结果不随雷电流波形参数发生变化。雷电流和地电位升高波形峰值存在时间差,仿真中不能体现这一特点。

电磁场感应和地电位升高对导引线保护的影响

阐述了导引线纵联差动保护的工作原理和使用场所。

接地装置地电位升高对地埋通信电缆的影响及防护

在介绍地电位升高的概念和影响范围的基础上,进行了电力设施接地装置附近地电位升高的计算。通过计算地埋铠装通信电缆的地电位升高,具体给出了地埋通信电缆电位升高的允许值,分进入发、变电站和经过或处在接地装置附近的两种情况进行保护措施分析。

改善接地方式抑制暂态地电位升高的工程实践

暂态地电位升是气体绝缘电器中特有的现象。通过模拟仿真对开关操作和发生短路事故时的暂态地电位升高进行了研究,结合研究成果对某变电站的接地系统进行了改善,抑制了暂态地电位升高,保证了人员与设备的安全。

地电位升高对通信设备的影响及其防护

针对电力通信系统运行特点，着重对电力系统接地故障引起的地电位升高及其对通信设备的影响进行了分析，提出了相应的保护措施，并介绍了两种保护装置。

1次人工触发闪电引起的临近地网电位升高及其特征分析

为了研究近距离闪电发生时临近地网地电位升高的电压特征,对1次触发闪电过程中2个相距40 m的地网地电位升高电压的观测数据进行了分析。研究结果表明:(1)3次回击对应的地电位升高电压峰值范围为-9.0kV^-15.4 kV,均在亚μs时间内快速下降形成次峰,下降幅度分别为51.1%、51.9%和53.9%,之后缓慢下降;(2)11次M分量引起的地电位升高电压峰值范围为-0.3 kV^-3.0 kV,平均为-1.0 kV;10%~90%上升时间范围为14.0μs^776.6μs,平均为190.7μs,与对应触发闪电电流特征基本一致;半峰宽度范围为49.6μs^1 005.4μs,平均为317.9μs,是对应雷电流参数平均值的1.5倍;(3)回击过程地电位升高电压峰值与雷电流峰值及雷电流陡度的相关系数分别为0.96和0.98,回击阶段的地电位升高是由雷电流在土壤中的泄放和感应耦合共同作用的结果;M分量过程地电位升电压峰值与雷电流峰值及雷电流陡度的拟合系数分别为0.99和0.73,M分量引起地网地电位升高主要是由雷电流在土壤中的泄放引起的,感应耦合的作用是第2位的。长连续电流叠加M分量会使临近地网的地电位升高电压长时间维持在较高水平,这是临近地网地电位反击导致浪涌保护器(SPD)损坏的重要原因。

气体绝缘开关装置中暂态地电位升高的抑制

应用电磁暂态程序研究了几种抑制G IS中暂态地电位升高措施的效果,提出了一些应注意的问题,如出线套管处应加强接地,绝缘法兰两端应加装并联电容,加装氧化锌元素等,供工程应用中参考。

地电位升高引起二次设备的故障及其预防

阐述了因地电位升高引起通信、自动化等二次设备损坏的主要机理。

地电位反击的机理及继电保护产品的防雷设计

本文介绍了雷电冲击电压的产生机理,接地装置电压的反击类型,地电位反击的防护,介绍了常见的防护器件及继电保护产品的防雷设计,防止地电位反击造成损坏。