特高压GIS变电站雷电过电压防护研究

特高压 GIS变电站雷电过电压防护研究

陈良雪 李曼

国网安徽省电力有限公司检修分公司，安徽 合肥 230000

摘要：近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。在电站输电过程中，为了尽可能的将损耗降到最低，变电站在继续输电时应使用特高压输电形式，该种输电形式能够体现出损耗低、占地面积小等特点。在我国电网之中，特高压GIS变电站主要作用就是开展电压变压操作，对于国家电网来说，可以充当核心位置的电力设施。站在特高压变电站发展角度来说，雷电安全隐患问题十分常见，为了尽可能降低雷电对变电站带来的损伤，人们需要在变电站合适位置处安装避雷器。本文就特高压GIS变电站雷电过电压防护展开探讨。

关键词：特高压；变电站；过电压防护；雷电

引言

据统计，每年约有 40%～70%的电力系统故障是由雷击引起的。因此，良好的防雷措施对系统具有很好的保护作用。

1仿真计算模型影响原因

1.1　雷电院模型及仿真参数

1.1.1　反击雷电流幅值和最大绕击雷电流幅值

为了尽可能避免雷电对整个变电站运行产生影响，人们经常会应用雷电流幅值。在实际雷电流幅值使用时，最为重要的就是了解雷电流幅值具体的概率变化。而且在具体研究过程中，人们还要采取雷电流幅值概率曲线方式，将反击雷电流幅值特点呈现出来。除此之外，人们还要根据雷电流幅值公式，将变电站内部一系列数据带入其中，通过具体计算和研究发现，本文所研究的变电站遭受雷击的概率仅为0.122%。为了尽可能降低雷电为变电站发展带来的影响，人们在研究之中应计算出最大绕击雷值。在研究最大绕击雷电流幅值时，需要应用到的计算公式包括两个，即击距公式和最大击距公式，借助于这两个公式便可以将雷电流幅值计算出来。需要注意的是，在计算过程中，工作人员还要考虑地面倾角为45°上下导线情况。从正常变电站运行角度来说，受到雷电电击概率大约为23.6%。相比之下，该概率处于较高状态，在实际雷电防护工作执行时，工作人员需要以降低该概率为基础，避免雷电防护可能出现的雷击风险。

1.1.2计算步长

在进行雷电防护的过程当中，为了能够保证计算的正确性，必须要对步长进行计算。在进行步长的选取过程当中，需要注意步长选取的合理化。如果再进行步长的选择过程当中，我们所选取的不长的素质过大，那么就有可能会对军训的储存计算造成影响，导致后面的程序无法运行。而如果在进行步长的选取过程当中我们所选取的不长素质过小，就唔可能导致的后果是后续的节点增加，几点钟家带来的后果就是导致在计算过程当中所产生的误差更大。。为了能够保证研究的准确，在本次研究过程当中，我们所选取的补偿为一乘十的负九次方秒。

1.1.3波形与阻抗以及计算步长

为了确保计算准确性，所应用的雷电源类型为二点六富基双指标数波，明确雷电通道波阻抗。在实际计算工作执行时，工作人员还要提前制定雷电流幅值相关曲线设计工作，在该数据之中，可以选取反击取300Ω，绕击为800Ω。除此之外，从整个雷电防护工作执行过程中能够看出，为了确保计算准确度，人们需要执行相应的步长计算操作。在实际步长选取过程中，人们也要注重步长选取的合理化。例如，在步长选择上，工作人员应避免步长过大问题出现，此时，容易对储存计算产生极大影响，导致后续程序无法有效运行。在实际步长选择上，如果步长较短，很容易导致相应节点增加，增加后续计算结果的误差。为了确保研究准确性，在本次研究之中，可以应用标准化的计算数值。

1.2杆塔模型

在最近几年以来，再累电站的接触过程当中，为了能够保证书店的有效性。我们需要对电压进行变压，然后通过超高压输电方法来对垒变电站进行输电，所以才特高压输电网的建设过程当中，我们所进行建设的，往往都是利用杆塔模型来进行输电网的建设。我们所建设的杆塔高度往往都可以达到百米以上，而且通过最近几年以来变电站的杆塔模型的建设过程来看，我们所建设的杠塔越来越过于复杂。

1.3进线段模型

从之前同类研究工作之中能够看出，相关工作人员应用的特高压变电站进行段所应用的模型为同塔，即双回线路模型。在研究时，该模型的分裂间距大约为400mm，实际地线型号为LGJ20024ac。在进线端外端线路设计上，会应用到多项耦合电路对之前的电路进行替代，该目标就是为了对无限长连接线路进行有效模拟，确保终端情况能够更好的突显出来。在该类计算工作的帮助之下，能够将之前对计算结果的影响因素全部消除，将雷电防护过程有效呈现出来，为后续操作的开展创造有利条件。

2运行方式策略

2.1杆塔接地电阻对主变过电压的影响

杆塔冲击接地电阻值的大小是一个重要的影响因素。在杆塔遭受雷击时，杆塔模型会通过避雷线分流到相邻杆塔中，使杆塔接地装置产生电压降，这样就使杆塔顶端电位升高，增加了绝缘子保护装置击穿的可能性。随着接地电阻增加，主变过电压不断增加。主变过电压过大，会对变电站内设备稳定运行造成很大的威胁。因此，降低接地电阻不仅能降低主变过电压，也会对变电站有很大保护。将杆塔接地电阻分为近雷区和远雷区，可更有利于减小主变过电压。因此为保证系统稳定运行，可改变近雷区杆塔接地电阻。

2.2强电磁环境对无线传输的干扰

特高压变电站不同于低电压等级变电站，具有占地面积大、设备电压高、电磁环境复杂等特点，对无线特高频传感器、短距离无线通信网络等可能有一定的影响。采取防强电磁干扰的特高频传感器，或采取措施将强电磁的干扰降到可以接受的限度内。

2.3避雷器（MOA）配置方案与优化原则

首先，站在可靠性分析角度来说，由于变压器在输变电系统之中具备重要意义，人们必须在主变侧安装电站型避雷器。反观进线侧避雷器，能够将深度抑制过电压作用呈现出来，维护互感和高抗等设备的稳定运转，研究人员也可以根据仿真结果，制定后续的加装操作计划。对于母线侧的避雷器，能够对母线之中的过电压进行一个有效限制，同时对临近设备提供保护，对于是否加装避雷器，同样需要工作人员根据仿真结果进行判断。例如，人们可以通过对500kV气体绝缘变电站母线不装设避雷器运行经验，做到对整个特高压GIS变电站母线不装设避雷器配置方案进行重点分析。其次是经济性分析，一般情况下，数量最少的避雷器配置方式可以降低工程经济的具体费用。另外，由于GIS变电站本身具备很强的特殊性，实际母线避雷器安装总体费用也要比变压器侧的避雷器高，所以说，在避雷器总体数量保持一致时，人们可以优先在母线侧加装避雷器。

结语

总而言之对于特高压变电站而言，进行雷电防护是非常重要的事项之一。从特高压变电站雷电侵入波过电压研究中能够看出，人们可以将变电站和进线段作为一体化模型，同时对地面倾角以及绝缘子闪络模型等因素进行了解，确保其与实际工程内容更加吻合。但由于GIS变电站内部母线安装费用较高，人们可以将高抗和电容式电压互感器结合在一起，共用一组避雷器，将其经济性特点呈现出来。

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