柔性直流换流站雷电侵入波过电压

为确定换流站直流场设备（包括电缆）的雷电绝缘水平,建立柔性直流工程换流站和各站直流进线段1~2 km输电线路电磁暂态仿真模型。根据线路电气结构参数确定输电线路绕击和反击电流值,雷电流采用双指数函数模型,杆塔塔头间隙闪络判据采用相交法,计算架空线路在雷电绕击和反击工况下换流站直流场设备和电缆雷电侵入波过电压。通过仿真计算,确定了换流站直流场设备和电缆雷电绝缘水平,同时计算表明,直流电抗器对雷电过电压有一定的抑制作用。     

±800kV换流站的雷电侵入波过电压仿真分析

特高压直流换流站的绝缘配合对系统的安全运行和经济成本至关重要。为此,针对糯扎渡送电广东±800 kV特高压直流输电工程,采用PSCAD/EMTDC软件仿真分析受端换流站雷电侵入波过电压分布及其对设备雷电冲击绝缘水平的影响。建立了换流站各设备的雷电冲击暂态模型和交、直流侧进线段线路的频率相关模型,并选取合适的换流站运行方式进行仿真分析。采用先导发展法作为绝缘子串的闪络判据计算出交、直流侧输电线路进线段内反击和绕击耐雷水平,并由电气几何模型计算最大绕击电流。根据线路耐雷水平计算交、直流侧进线段内反击和绕击时雷电侵入波在换流站内设备上形成的最大过电压,校核设备雷电冲击绝缘水平,提出了改进措施。     

特高压直流架空输电线路雷击仿真研究

特高压直流架空输电线路的防雷对系统的安全运行极为重要.本文运用ATP-EMTP建立特高压输电线路、杆塔、绝缘子串的伏秒特性等计算模型,对特高压直流输电线路三种形式的雷击过电压仿真计算.得出绕击的耐雷水平比雷击塔顶、雷击档距中央避雷线要低.并与500 kV直流输电线路的绕击耐雷水平相比较,提出应关注绕击的小雷电流有入侵换流站的可能性以及对设备绝缘存在的威胁.     

±800kV浙西换流站直流场雷电侵入波过电压研究

雷电侵入直流换流站对系统的安全运行有重要影响。对溪洛渡—浙西±800 kV直流输电工程的浙西换流站直流侧的雷电侵入波进行了详细仿真计算分析,结果表明:计算设备最大对地电压时,选择直流负极设备进行,计算设备两端最大电压时,选择直流正极设备进行;特高压直流换流站进行绕击侵入波计算时宜取20 kA的负极性雷电流作为雷电流幅值;直流极母线雷电过电压计算采用单极大地回路运行方式,换流站直流场各设备过电压均未超过规定值;直流中性母线雷电过电压选择金属回线运行方式,直流场各设备对地电压、平波电抗器两端以及隔离开关断口电压都没有超过安全运行电压,不会对换流站直流场的运行造成危害。     

一种特高压交流输电线路冲击电晕的改进模型

在变电站设备雷电绝缘裕度设计中,忽略输电线路上冲击电晕引起的雷电侵入波的衰减畸变,使得电气设备雷电绝缘裕度的要求过严,加之冲击电晕对特高压输电线路绕击耐雷水平计算值也有很大影响,这都让特高压输电线路上冲击电晕效应的研究显得很有必要。笔者提出了一种既考虑避雷线上电晕和起晕导线间耦合作用,又考虑输电线路与大地间电晕电容分布特点的多导线冲击电晕模型,该模型更符合冲击电晕放电的实际情况。同时,建立了计及上述电晕模型的特高压交流线路的雷电绕击仿真电路。结果表明,冲击电晕会对线路上的波过程产生影响,使雷电过电压波的幅值和陡度发生衰减和波形,从而提高了线路绕击耐雷水平的计算值。     

蒙特卡洛法在风电场架空输电线路绕击跳闸率计算中的应用

雷电绕击导致的风电场线路跳闸事故严重影响风电场的安全运行,为此,采用蒙特卡洛法编制输电线路绕击跳闸率的仿真计算程序。运用蒙特卡洛法进行仿真时,通过计算获取雷电流幅值、先导入射角、雷电通道坐标、线路电压瞬时值等关键参数,各参数满足对应的概率密度分布;根据改进电气几何模型和输电线路绕击等值电路,来判断雷击部位以及是否发生闪络;最后通过大量仿真计算,统计出输电线路的绕击跳闸率。算例对比表明,在输电线路绕击跳闸率计算中,基于改进电气几何模型闪络判据的蒙特卡洛法比传统的电气几何模型更符合实际情况,计算结果有助于改善输电线路绝缘设计,提高线路防雷水平。     

750kVGIS变电站雷电侵入波过电压的研究

为使模拟计算结果更接近实际,需要研究雷电侵入波过电压计算模型的误差及影响因素,基于输电线路的伏库特性,用简单的电路模型模拟输电线路电晕特性,建立了集中电感、单波阻和多波阻3种杆塔模型;研究了电晕效应对雷电过电压及杆塔模型对变电站雷电侵入波过电压计算结果的影响。利用EMTP计算雷击塔顶和绕击输电线路2种雷击方式下750kVGIS变电站内断路器、电流互感器及变压器等设备雷电侵入波过电压的结果表明,冲击电晕使雷电侵入波产生很大的衰减和变形,和不考虑电晕所得过电压幅值相差约5%;3种杆塔模型算得的结果相差近10%;GIS出线方式等其它因素对过电压值也有较大的影响。     

混压同塔多回输电线路绕击建模与评估

建立准确合理的绕击模型以评估混压同塔多回输电线路防雷性能,进而优化杆塔结构、配置绝缘和线路设计,对提高共塔多回输电通道安全性具有重要的意义。基于电气几何原理计算绕击率,考虑多层导线与地线的相互屏蔽效应和工作电压对击距的影响,并计及雷电入射角、地面倾角、弧垂变化多项因素;基于EMTP计算绕击耐雷水平,对杆塔采用多波阻抗模型,对线路采用J.Mart模型,并使用双指数波和先导发展法对雷电流及闪络过程进行模拟,由此综合建立了混压同塔多回路绕击计算模型。最后对一种新型混压同塔六回路绕击性能进行计算和评估,给出了相应的建议。     

交流变电站和直流换流站波过程计算机辅助分析

本文主要介绍雷击输电线路时沿输电线侵入交流变电站(或直流换流站)雷电过电压波计算程序的数学模型和功能特点。程序已通过技术鉴定,并实际应用于舟山、葛——上、西北——华北直流输电系统换流站防雷保护研究。     

多端柔性直流输电系统中±160kV XLPE绝缘电缆系统设计与选型

因地理条件限制,南澳±160 kV多端柔性直流输电示范工程(简称南澳柔直工程)中多个换流站之间无法采用传统全电缆线路实施连接。针对这一问题,制订了XLPE绝缘电缆和架空线相结合的直流输电线路设计选型方案,提出电缆系统的避雷器配置方案,并通过PSCAD/EMTDC软件仿真计算了直流电缆系统可能承受的操作冲击和架空线雷电侵入过电压水平。结果表明:混合线路中±160 kV直流电缆系统的绝缘设计主要受同极性操作冲击过电压和反极性雷电侵入过电压控制,最大过电压水平分别为285.6 kV和336.7 kV。基于换流站直流主设备绝缘配合的统筹考虑,提出保护用避雷器的操作和雷电保护水平分别为295 kV和325 kV,进而确定±160 kV直流电缆系统的同极性叠加操作冲击和反极性叠加雷电冲击耐受电压值分别为450 kV和390 kV。研究结果被成功应用于南澳柔直工程,并用于指导更高电压等级的柔性直流输电用电力电缆的研发。     

66kV变电站系统防雷与绝缘配合研究

以某变电站发生的雷击事故为例,以电磁暂态程序ATP-EM TP为计算平台,搭建了雷击输电线路雷电侵入波侵入变电站的计算模型。采用ATP-EM TP对站内各电气设备上可能出现的最大雷击过电压值进行了定量计算,分析了雷击造成事故的过程和输电线路绝缘变化对侵入变电站雷电过电压的影响,并提出了防雷改进措施。计算结果表明:输电线路绝缘变化对变电站内电气设备上的过电压幅值基本没有影响。     

±500 kV 宜华直流输电线路雷电性能评估研究

宜华线±500 kV 直流输电线路具有塔身高、引雷面积大、易遭雷击的特点,需对其防雷性能进行科学的评估.文章采用改进的电气几何模型,计算了±500 kV 超高压直流输电线路的绕击闪络率,并利用 EMTP 建立并分析了反击耐雷性能研究模型,计算结果表明各种极线布置方式的绕击耐雷性能和反击耐雷性能存在差异,其中极线排列方式、地面倾角、保护角、杆塔高度和结构等因素对线路雷电性能有显著的影响     

基于蒙特卡罗法的500kV同杆双回路绕击跳闸率计算和分析

根据雷击现象随机性大的特点,选用蒙特卡罗法并结合电气几何模型对500 kV同杆双回线路的绕击跳闸率进行计算。在计算中,以暴露弧为0时对应的雷电流作为雷电的最大绕击电流,并分析了地面倾角、杆塔结构等因素对各导线绕击跳闸率的影响。计算结果表明,随着地面倾角增大,绕击跳闸率先增大后减小;绕击跳闸率随避雷线横担增长而减小;对同杆双回输电线路,应分别计算各导线的绕击跳闸率,而不宜仅仅求得总绕击跳闸率。这样可以对绕击跳闸率较高的导线加强绝缘,以提高线路的耐雷水平。     

基于模块化多电平换流器的多端柔性直流系统接地方式

对舟山多端柔性直流输电系统的接地方式进行了研究,确定了各换流站应采取的接地方式,其中定海和岱山换流站推荐联结变阀侧采用星形电抗＋中性点电阻接地的方式,衢山、洋山和泗礁换流站推荐采用Y/Y型联结变＋阀侧绕组中性点电阻接地方式.在确定各换流站接地方式的基础上,计算确定了换流站设备的过电压和绝缘水平,其中定海和岱山换流站联结变网侧为220 kV交流系统,推荐的设备雷电冲击绝缘水平为950 kV,其他三站联结变网侧为110 kV交流系统,推荐的设备雷电冲击绝缘水平为450 kV;五端换流站联结变阀侧及直流侧的额定电压基本一致,联结变阀侧交流母线的雷电和操作冲击绝缘水平推荐为650 kV（或750 kV）和550 kV,200 kV直流母线的雷电和操作冲击绝缘水平推荐为650 kV（或750 kV）和550 kV.     

750kV敞开式变电站雷电侵入波的防护

雷电波沿着输电线路侵入变电站,对变电站设备构成了很大的威胁。为此笔者将某750kV敞开式变电站和进线段结合起来,根据具体的雷击条件,将雷电流直接作用于雷击点,把输电线路、铁塔、变电站内的连接线、母线和电气设备作为一个网络整体来考虑。采用国际通用的电磁暂态计算程序(EMTP)对雷电侵入波过电压进行了计算,给出了不同运行方式下不同避雷器配置方案的变电站设备上的绕击和反击雷电过电压最大值并进行了分析,最后提出了避雷器的布置方案。结果表明,MOA可以抑制南雷电侵入波产生的过电压,从而能够有效保护变电站设备。     

云南大理光伏±30kV柔性直流输电工程过电压研究与绝缘配合

为合理确定±30kV低压柔性直流输电工程设备的绝缘水平和配置避雷器,基于云南大理光伏升压±30kV柔性直流工程,利用PSCAD/EMTDC对工程换流站的暂态过电压进行了计算,并根据计算结果进行绝缘配合研究。研究结果对工程换流站设备的选型和制造具有指导意义,也为低压柔直输电工程的建设提供了参考依据。     

杆塔模型对特高压变电站反击波过电压的影响

杆塔的准确模拟对特高压变电站反击侵入波幅值影响很大,为使其模拟计算结果更准确,建立了集中电感、单波阻抗和多波阻抗3种1000kV杆塔模型;针对1000kV变电站不同的运行方式,计算分析了雷电反击侵入波。计算结果表明,不同的杆塔模型,其计算结果存在一定的差别;在特高压变电站的雷电侵入波计算中,宜采用多波阻抗模型。     

An optimal design method for improving the lightning performance of overhead high voltage transmission lines

This paper presents a method for the optimal design of high voltage transmission lines taking into consideration shielding and backflashover failure rates. The minimization of suitably defined performance indices, which relate the failures caused by lightning in a transmission line to both line insulation level and tower footing resistance, is aimed. Optimum values for both line insulation level and tower footing resistance are calculated. The method is applied on several operating Hellenic transmission lines of 150 and 400 kV, respectively, carefully selected among others, due to their high failure rates during lightning thunderstorms. Special attention has been paid on open loop lines, where a possible failure could bring the system out of service causing significant problems. The obtained design parameters, which reduce the failure rates caused by lightning, are compared with the existing design parameters of the transmission lines leading up to useful conclusions. The proposed optimization method can be proved a valuable tool to the studies of electric power systems designers, intending to reduce the failure rates caused by lightning.