姚志剛　王賽一　薄明明　孔強(qiáng)　肖寶輝

摘? ?要：雷電侵入波對(duì)變電站內(nèi)的設(shè)備會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重危害，為對(duì)其進(jìn)行研究，根據(jù)工程實(shí)例做出500 kV電壓等級(jí)變電站主接線的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)PSCAD軟件仿真出在雷電波侵入時(shí)的變電站內(nèi)設(shè)備的雷電暫態(tài)響應(yīng)特性，設(shè)計(jì)了不同的避雷器配置的保護(hù)方案，并對(duì)幾個(gè)方案進(jìn)行仿真計(jì)算，得出了變電站設(shè)備過(guò)電壓最大值和保護(hù)裕度，并選出最佳方案。

關(guān)鍵詞：變電站;雷電;過(guò)電壓;防護(hù)

中圖分類號(hào)：TP39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：The lightning invasion wave on equipment in the substation cause serious harm，in order to research it，calculation network of 500kV transformer substation main wiring is made according to engineering practice，and utilizing the PSCAD software to simulate transient response characteristic of thunder of the substation equipment，different protection schemes are designed，and conducting the simulation，the maximum protection margin of the substation equipment in over voltage are obtained，and select the best scheme.

Key words： substation;lightning;overvoltage;protection

變電站是電力系統(tǒng)中極為關(guān)鍵的一部分，如果一旦遭受雷電災(zāi)害而被迫停電，將會(huì)對(duì)用戶的生產(chǎn)、生活造成巨大損失[1]，所以對(duì)變電站雷電過(guò)電壓的保護(hù)研究是具有特別重要的意義。

在保證電力系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)變電站進(jìn)行防雷電災(zāi)害的保護(hù)措施是至關(guān)重要的[2]。雷電災(zāi)害的危害性非常巨大，一旦發(fā)生雷電災(zāi)害，就會(huì)導(dǎo)致變電站中生產(chǎn)設(shè)備大面積受損，同時(shí)還會(huì)造成設(shè)備嚴(yán)重受損[3]，從而導(dǎo)致大面積停電，影響大規(guī)模用戶的生產(chǎn)生活[4]。另外，變電站中的主要電氣設(shè)備的內(nèi)絕緣一旦損壞，很難進(jìn)行修復(fù)[5]。

根據(jù)500 kV等級(jí)的實(shí)際工程為對(duì)象，并利用PSCAD/EMTDC建立仿真模型進(jìn)行仿真，建立相應(yīng)的雷電過(guò)電壓保護(hù)模型，通過(guò)研究不同情況下雷電侵入時(shí)變電站內(nèi)主要設(shè)備的過(guò)電壓情況，并對(duì)它們進(jìn)行分析，得出最佳的方案。

1? ?雷電侵入波仿真模型搭建

變電站處于不同運(yùn)行方式時(shí)，雷電侵入波在站內(nèi)設(shè)備上引起的過(guò)電壓幅值差異可能很大，站內(nèi)設(shè)備投運(yùn)越多，雷電流分流程度越大，侵入波的幅值也就越低。雷電侵入波的理論模型如圖1所示。

為模擬500 kV變電站的雷電侵入波過(guò)電壓，侵入波采用2000 kV、2.6/50 μs的雷電壓沖擊波。雷電侵入波對(duì)模型的影響因素有入口電容、桿塔接地電阻、雷電流波形、沖擊電暈、運(yùn)行方式、避雷器距離等。由于進(jìn)行仿真時(shí)，變電站運(yùn)行方式、桿塔接地電阻等因素均為固定值，僅入口電容發(fā)生改變，故通過(guò)改變?nèi)肟陔娙輥?lái)分析其對(duì)模型的影響。設(shè)備等值入口電容為：

依照上述參數(shù)，搭建的雷電侵入波仿真模型如圖2所示。

2? ?仿真結(jié)果及分析

為更好的展開(kāi)對(duì)雷電侵入波進(jìn)行研究，采取4種方案進(jìn)行，分別為：（a）沒(méi)有仿真避雷器;（b）只在變壓器處放置一組避雷器;（c）只在母線處放置一組避雷器;（d）在變壓器處和母線處各放置避雷器。

（a）沒(méi)有仿真避雷器時(shí)，對(duì)模型進(jìn)行仿真，各個(gè)設(shè)備的過(guò)電壓波形圖如圖3所示。

各個(gè)設(shè)備過(guò)電壓的最大值及出現(xiàn)的時(shí)間，如表1為：

從表1中，可以看出這些設(shè)備在雷電侵入波作用下的過(guò)電壓都大于它們的雷電沖擊耐受電壓[6]，站內(nèi)設(shè)備沒(méi)有了保護(hù)裕度，且隨著入口電容值的增大，過(guò)電壓幅值有所降低，但幅值并不明顯，故在沒(méi)有安置避雷器的情況下運(yùn)行是不安全的，下面將進(jìn)行討論安置避雷器的情況。

（b）只在變壓器處放置一組避雷器時(shí)的仿真結(jié)果如圖4所示。

各個(gè)設(shè)備過(guò)電壓的最大值及出現(xiàn)的時(shí)間，如表2為：

根據(jù)公式，計(jì)算出在這種保護(hù)方案下的各個(gè)設(shè)備的保護(hù)裕度，如表3所示。

從表中，可以看出：

當(dāng)BIL=1425時(shí)，在變壓器處放置一組避雷器，站內(nèi)設(shè)備的保護(hù)裕度范圍在6%到12%之間，過(guò)電壓隨入口電容的減小而有所增大，導(dǎo)致保護(hù)裕度比較低。

當(dāng)BIL=1550時(shí)，站內(nèi)設(shè)備的保護(hù)裕度范圍在14%到19%之間，過(guò)電壓隨入口電容的瞬間增大而很快降低，使保護(hù)裕度很好。

（c）只在母線處放置一組避雷器，此時(shí)的仿真結(jié)果如圖5所示。

各個(gè)設(shè)備過(guò)電壓的最大值及出現(xiàn)的時(shí)間，如表4所示。

根據(jù)公式，計(jì)算出在這種保護(hù)方案下的各個(gè)設(shè)備的保護(hù)裕度，如表5所示。

從表5中，可以看出：