基于ATP-EMTP仿真模型的變電站防雷研究

邵昱　拜姝羽　胡斐然　王超

摘 要：本文首先建立500kV變電站在雷電波沖擊下的仿真模型，再建立繞擊雷電波電源模型。將雷電波電源接于變電站的一條出線，利用ATP-EMTP進行各種情況下的仿真計算，確定作用于各設備的過電壓是否超過其過電壓耐受水平。

關鍵詞：過電壓;ATP-EMTP;接地電阻;避雷器

中圖分類號：TM63;TM863文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）26-0124-03

本文建立500kV變電站在雷電波沖擊下的仿真模型與繞擊雷電波電源模型。將雷電波電源接于變電站的一條出線，進行各種情況下的仿真計算。

2 計算結果分析

本次仿真采用繞擊一號桿塔，且此時對只運行一條線路的情況進行仿真計算，以觀察進線上各種設備的電壓大小及絕緣子串的閃絡情況。消除因絕緣子串閃絡而產生泄漏電流的影響，雷電流幅值應取絕緣子串未閃絡情況下的最大值，經仿真計算為30kA。現選取只運行一號出線，將其余4條出線斷開。

當雷電流為29kA時，繞擊一號桿塔，一號絕緣子串的電壓波形如圖1所示。

當雷電流為30kA時，繞擊一號桿塔，一號絕緣子串的電壓波形如圖2所示。

從圖1和圖2可以看出，當雷電流為29kA時，一號絕緣子未發生閃絡;當雷電流為30kA時，一號絕緣子開始閃絡。因此，取未發生閃絡情況下的最大值，即取雷電流為29kA，進行仿真計算。當雷電流為30kA時，繞擊一號桿塔，觀察一號出線端處電壓互感器的電壓波形，通過觀察各種情況下的電壓波形，分析接地電阻大小與避雷器運行狀態對過電壓大小及波形的影響。

2.1 進線端避雷器正常運行

接地電阻為2Ω時，9號電壓電壓互感器波形如圖3所示。

由圖3和圖4可以看出，當接地電阻一定時，在進線端加裝避雷器，一方面可有效限制設備過電壓水平，另一方面可以使設備的過電壓盡快恢復，有效提高了設備的耐雷水平，保障了設備正常運行[8]。進線端避雷器正常運行時，改變一號桿塔的接地電阻，各臺設備的電壓值如表3所示。

由表3的計算結果可知，當進線端避雷器正常運行時，各臺設備的耐雷水平隨一號桿塔接地電阻的增大而減小。

當接地電阻為2Ω時，改變進線端避雷器的運行狀態，各臺設備的電壓值如表4所示。

由表4的計算結果可知，當一號桿塔的接地電阻一定時，避雷器退出運行時的過電壓水平比正常運行時高得多，在進線端加裝避雷器可有效提高各臺設備的耐雷水平，預防超出規程規定的過電壓的出現，有效保護各臺設備的安全運行[9]。

3 結論

本次仿真通過改變接地電阻值大小及在進線端加裝避雷器得出以下兩點結論：①設備的過電壓水平隨著桿塔接地電阻的增大而增大，接地電阻值越大，各臺設備的過電壓越高;②在進線端加裝避雷器可有效降低各臺設備的雷擊過電壓水平。

改進措施有以下兩點。①通過采取各種措施盡量減小各個桿塔的接地電阻，尤其是減小距離變電站較近的桿塔的接地電阻。常用方法有：第一，接地網盡量選在低洼潮濕的地帶;第二，盡量增加接地樁的深度和數量;第三，連接接地樁盡量采用寬點的帶鐵，并盡量埋深點;第四，提高桿塔接地處的土壤鹽堿度;第五，在接地極上涂抹防銹、防腐材料。②在各條線路進線端加裝氧化鋅避雷器，以有效降低整個變電站的過電壓水平，在重要設備及母線旁加裝避雷器，提高保護效果。

參考文獻：

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