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變電站遇雷侵襲時的過壓保護技術

與高壓、超高壓變電站一樣,特高壓變電站電氣設備也需考慮由特高壓架空輸電線路傳入的雷電侵入波過電壓的保護。而對雷電侵入波過電壓保護的根本措施在于在變電站內適當位置安裝金屬氧化物避雷器(MOA)。由于限制線路上操作過電壓的要求,在變電站線路斷路器的線路側必然安裝有MOA,變壓器回路也要求安裝MOA。

 至于變電站母線上是否要安裝金屬氧化物避雷器以及各避雷器距被保護設備的距離則需要通過數字仿真計算予以確定。DL/T620一1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》提出在進行變電站雷電侵入波過電壓數字仿真計算時,一般按變電站進線2km處因雷擊桿塔反擊在導線上出現直角電壓波后向變電站傳播,波頭變緩,且不引起變電站內電氣設備絕緣損壞來要求。

 而變電站耐雷指標——雷害事故重現期(年),則可由該2km進線段導線上每年出現雷直擊和反擊次數之和的倒數來求得。前蘇聯有關標準提出,220、500kv和1150kv的變電站耐雷指標應分別為400—600、800—1000年和1200—1500年。我國220kV變電站耐雷指標的多年運行統計值不低于600年,是很安全的。

 日本對于1000kv特高壓變電站電氣設備的雷電侵入波過電壓保護,曾利用EMTP(電磁暫態程序)進行過研究。被研究的變電站為GIS結構,站內有六回特高壓輸電線路、四組變壓器。變電站電氣主接線為雙母線分段接線。每條線路入口高壓并聯電抗器近處各布置一臺避雷器。每段母線各安裝兩臺避雷器,各變壓器近處再裝一臺避雷器。

 對于侵入特高壓變電站的雷電侵入波,日本只考慮近區雷擊。計算時取雷擊變電站進線的第一基桿塔,且雷電流幅值為200kA(500kv變電站該電流取150kA),雷電流波形為1/70μs。G1S和高壓并聯電抗器上的最大雷電過電壓相同,其分子和分母數據分別對應計算中考慮和不考慮雷電先導放電的條件。后一情況比前一情況的電壓高出10%。兩種情況下,變壓器上的最大雷電過電壓相同。

 日本還對上述1100kv特高壓變電站采用不同的避雷器布置方案時對于電氣設備的雷電沖擊耐壓和成本的影響進行了研究,在近區雷擊的嚴格雷電侵入波條件下,方案6是員經濟可取的,即在線路進線處布置2個避雷器、每1/4母線布置2個避雷器,每個變壓器回路布置1個避雷器。此時LJW對變壓器和GIS分別取為1950kv和2250Lv。和500kv系統相比較,這些雷電沖擊耐受電壓相對(與工作電壓之比)較低,從而也降低了制造的難度。


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