500 kV GIS变电站雷电侵入波过电压分析研究
冯汝明1,2，车传强1,2，赵磊1,2，武春华3，刘天宇1,2，王慧君1,2，赵俊1,2，种佳丽1,2
(1 内蒙古电力科学研究院，内蒙古 呼和浩特 010000；
2 内蒙古自治区高电压与绝缘技术企业重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010000；
3 内蒙古汇能人力资源有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010000)
摘 要：500 kV 变电站在发生雷电侵入过电压时，雷电波将沿线路传入变电站，严重影响设备的绝缘水平。对金属氧化锌避雷器 (MOA) 的工作原理、特性以及建模进行了分析，以某 500 kV GIS 变电站为对象，利用 ATP-EMTP (电磁暂态程序) 对雷击侵入波过电压进行了仿真研究。计算了变电站进线落雷时 GIS 内部断路器、隔离开关、电压互感器、电抗器及出线套管和变压器上的雷电过电压，比较了 MOA 在不同位置和运行方式下的雷电过电压，分析了 MOA 的防雷效果。结果表明，雷击于 #2 和 #3 杆塔时站内电气设备上的过电压幅值最高可达 1 689.3 kV，通过合理位置加装 MOA，过电压幅值降至 625.2 kV。
关键词：GIS 变电站；雷电侵入波过电压；金属氧化锌避雷器
中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2021)08-0029-06
Analysis of Lightning Intrusion Over-Voltage of 500 kV GIS Substation
FENG Ru-ming1,2, CHE Chuan-qiang1,2, ZHAO Lei1,2, WU Chun-hua3, LIU Tian-yu1,2, WANG Hui-jun1,2, ZHAO Jun1,2, CHONG Jia-li1,2
（1 Inner Mongolia Power Research Institute, Hohhot 010000, China;
2 Inner Mongolia Autonomous Region High Voltage and Insulation Technology Enterprise Key Laboratory, Hohhot 010000, China;
3 Inner Mongolia Huineng Human Resources Co., Ltd, Hohhot 010000, China）
Abstract: When lightning intrusions into over-voltage in 500 kV substation, lightning waves will be transmitted to the substation along the line, which will seriously affect the insulation level of equipment. The operating principle, characteristics and modeling of metal zinc oxide arrester (MOA) were analyzed. Taking a 500 kV GIS substation as the object, the lightning wave over-voltage was simulated by ATP-EMTP (electromagnetic transient program). The lightning over-voltage on GIS circuit breaker, disconnecting switch, voltage transformer, reactor,outlet bushings and transformers when the incoming line of substation falls lightning is calculated. The lightning over-voltage of MOA in different position and operation mode is compared, and the lightning protection effect of MOA is analyzed. The results show that the maximum over-voltage amplitude on the electrical equipment in the station when lightning strikes # 2 and #3 tower can reach 1 689.3 kV, and the overvoltage amplitude can be reduced to 625.2 kV by installing MOA in the reasonable position.
Key words: GIS substation; lightning intrusion wave over-voltage; metal zinc oxide arrester (MOA)
参考文献
[1] 李洪涛.500 kV 变电站雷电侵入波保护研究[D]. 重庆：重庆大学，2006.
[2] 张绍林. 变电站过电压分析及防护措施[D]. 北京：华北电力大学，2013.
[3] 赵智大. 高电压技术[M] . 北京：中国电力出版社，2018.
[4] 贾东瑞，谢兴利，赵东成，等. 基于 ATP 的 500 kV GIS 变电站雷电侵入波过电压分析[J] . 电瓷避雷器，2013(6) ：100-105.
[5] 文斌，马仪，李宝树，等. 变电站断路器雷电侵入波过电压防护措施仿真分析[J] . 科学技术与工程，2013，13(2) ：487-490.
[6] 韦成杰，马蕾. 气体绝缘金属封闭输电线路雷电侵入过电压研究[J]. 电瓷避雷器，2018(3) ：45-49.
[7] 林莘，庚振新，徐建源，等.550 kV 全封闭组合电器快速暂态过电压影响因素分析[J] . 电网技术，2009，33(19) ：190-194.
[8] 林莘. 现代高压电器技术[M] . 北京：机械工业出版社，2002.
[9] 李志兵，颜湘莲，王浩，等. 金属氧化物避雷器在陡波下的试验与模型分析[J] . 高电压技术，2012，38(10) ：2698-2706.
[10] 赵丽，李涵. 金属氧化物避雷器雷击失效概率分析[J]. 电瓷避雷器，2016(5) ：126-129.
[11] 张桂红，郭洁，徐燕飞，等. 金属氧化物避雷器陡波下模型的准确性分析[J] . 高电压技术，2007，33(3) ：83-86.
[12] 许颖，徐士珩. 交流电力系统过电压防护及绝缘配合[M]. 北京：中国电力出版社，2006.
