3.2 避雷器配置的影響

結合前面的研究發現，變電站設備最大過電壓出現在雷擊第1基桿塔時，其最大過電壓已經超過變壓器絕緣裕度。因此考慮在母線上安裝一組避雷器，研究其對變壓器過電壓的影響效果。在融冰絕緣地線改造后，雷擊第1基桿塔，變電站設備過電壓如圖4所示，其中電氣設備過電壓的最大值如表3所示。由表3和圖4可見，未架設避雷器前，變壓器最大過電壓為1 675 kV;架設避雷器后，變壓器最大過電壓下降為1 530 kV，小于其絕緣裕度，達到了保護變壓器的效果。同時，變電站其他設備過電壓也有下降，達到保護變電站設備的效果，并且效果比較顯著。

圖 4 地線絕緣架設情況下雷擊桿塔電氣設備過電壓

Fig. 4 Overvoltage of electrical equipment for tower struck by lightning in way of insulated ground wire

3.3 桿塔接地電阻的影響

為了分析桿塔接地電阻對變電站電氣設備的雷電過電壓水平的影響，在仿真時桿塔接地電阻范圍為5~30 Ω，雷擊點位于第1基桿塔，得到不同接地電阻下電氣設備最大過電壓隨接地電阻變化的趨勢如圖5所示。由圖5可見，在接地電阻為5 Ω，變壓器最大過電壓為1 663 kV;在接地電阻為30 Ω，變壓器最大過電壓為1 719 kV;隨著桿塔接地電阻增大，設備最大過電壓值增大。雷擊地線正常架設和絕緣架設下設備最大過電壓隨接地電阻變化規律相似。因此，接地電阻的減小將會導致變電站設備最大過電壓減小。盡量減小變電站附近桿塔的接地電阻，對限制過電壓水平和節約成本有重大的意義。

表 3 地線絕緣架設情況下雷擊桿塔電氣設備最大過電壓

Table 3 Largest overvoltage of electrical equipment for tower struck by lightning in way of insulated ground wire

圖 5 電氣設備最大過電壓隨接地電阻變化的趨勢圖

Fig. 5 Largest overvoltage of electrical equipment with grounding resistance

4 結論

本文利用ATP-EMTP 軟件建立500 kV變電站雷電過電壓分析模型，研究了融冰絕緣地線架設對500 kV變電站雷電過電壓的影響，總結雷擊點位置、避雷器配置方案和桿塔接地電阻對變電站設備雷電過電壓的影響規律，得出如下結論。

(1)雷擊變電站附近桿塔，地線正常架設和絕緣架設2種情況下變電站設備最大過電壓差別很小，融冰絕緣地線架設對500 kV變電站雷電過電壓的影響很小。

(2)隨著雷擊點遠離變電站，地線正常架設和絕緣架設2種情況下變電站最大過電壓都減少，且變化規律相似。

(3)母線架設避雷器后，變壓器最大過電壓下降到安全裕度以內，同時對其他變電站設備也起到了保護作用。

(4)變電站附近桿塔接地電阻對變電站設備最大過電壓影響較大。減小桿塔接地電阻，對限制變電站設備過電壓水平有著重要的作用。

融冰絕緣地線采用120 mm的長間隙，對500 kV變電站設備最大過電壓影響很小，可在地線直流融冰工程中推廣應用。

作者：

馬御棠 , 馬儀 , 曹曉斌 , 黃然 , 陳奎 , 周仿榮    

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