敞开式变电站雷击事故分析

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一起雷击引起的110kV变电站直流系统故障分析及处理

一起雷击引起的110kV变电站直流系统故障分析及处理

一起雷击引起的 110kV变电站直流系统故障分析及处理摘要:变电站直流系统是独立于主网架之外的电源系统,直流系统运行方式不受一次设备运行方式的影响。

直流系统在变电站中承担着重要角色,一般为保护装置、隔离开关等设备的控制回路提供电源,也常用于变电站站内事故照明逆变电源部分提供直流电源。

直流系统电压是否正常、两极绝缘是否良好关系到保护装置能否正确动作,严重时甚至会导致保护出现闭锁、控制回路失去作用、断路器操作电源失效等。

关键字:雷击;110kV变电站;直流系统;故障分;处理1、直流系统概述直流系统的作用就是为上述电力元件的正常运行提供必要的保障与维护。

变电站直流系统可以为其内部的每一个电力元件提供平稳、长久的直流电源,避免突发事故对于系统的危害。

一旦外界的正常供电出现问题,直流系统内部的蓄电池就会发生供电效用,维持整个系统的正常运行。

1.1直流系统的特性1.1.1免受外界影响:变电站直流系统在通常情况下不会受到外界系统运行状态的影响,无论外界系统运行情况的好与坏,直流系统都能在突发事故发生的瞬间给与电力设备必要的保护,提供直流电源的稳定供应。

1.1.2可独立操作:简单来说,变电站直流系统是其他一切电力设备运行维护的保障性基础。

这一工作特性也就表明了其可以独立操作于检修,在实际工作原理上,直流系统与其他设备并不存在十分密切的联系,只是必要的保护。

变电站直流系统是正常运行的基础,是其他电力设备正常运行的必要保障性工具。

1.2直流系统组成变电站直流系统主要由蓄电池组、绝缘检测装置和高频开关电流模块组成。

在实际的工作调研中我们发现,变电站蓄电池经常采用阀控铅酸蓄电池,并且都安装着高灵敏的智能充电式电流模块。

但我们也在大量的数据中发现,极少一部分直流系统的蓄电池采用的是相控式充电电流模块。

除此之外,绝大部分的变电站直流系统内部线路连接方式都是采用单母线分段式的双充电连接方式,这种连接方式可控性高、实用性强、便捷性大。

一起雷击变电站造成全停电事故的原因分析

一起雷击变电站造成全停电事故的原因分析

一起雷击变电站造成全停电事故的原因分析发表时间:2016-07-18T13:44:42.780Z 来源:《电力设备》2016年第8期作者:张馨炜[导读] 在事故处理中对其判断有误,更换变压器所耗时间较长,延长了整个事故的停电时间,而真正需要注意的设备却未引起足够的重视。

张馨炜(抚顺供电公司 113006)摘要:本文通过对一起雷击变电站造成全停电事故原因的分析,得出如何减少类似事故损失和避免在事故处理中再发生次生事故的经验教训及采取的措施。

关键词:雷击变电站过电压原因分析1 变电站概况:66kV李家变电站属于抚顺县农电局,为县城电网改造期间建设工程,于2005年6月23日投入运行。

该站主接线为66kV一条进线T接在66kV水南线上,66kV侧为单母线接线,66kV进线经隔离开关与母线连接,远期设计为两台5000kVA主变压器,现场实际安装运行一台3150kVA变压器。

主变压器一次侧采用高压熔断器保护,在66kV母线上装设电容式电压互感器及氧化锌避雷器,变压器一次回路安装电流互感器。

10kV侧采用单母线接线,有五回配出线。

所有一次设备均为户外布置。

现场为无人值班有人职守变电站。

当时的运行方式为66kV 水南线水电站侧开关合闸送电带兰山、李家变电站运行,66kV水南线南章党一侧开关热备用。

2 事故经过:2005年7月14日深夜,李家变电站及66kV水南线一带普降大雨,同时伴有强烈的雷电发生,在23时左右,随着一道强烈的闪电后的一声巨响,66kV水南线水电站侧开关跳闸,李家变电站全停电,后来经检查为李家变66kV电压互感器C相发生了爆炸,运行人员于23时30分汇报调度。

调度命令将李家变66kV进线隔离开关拉开将李家变退出运行,并于23时50分恢复水南线送电。

7月15日,县局组织人员对该站设备进行了检查,经检查66kV母线避雷器A、B相计数器多次动作,C相避雷器计数器未动作,避雷器外观无损伤。

66kV电压互感器C相爆炸并使其与隔离开关之间的连接导线搭接在支架槽钢上。

110kV变电站遭受雷击事故分析及防范措施

110kV变电站遭受雷击事故分析及防范措施

110kV变电站遭受雷击事故分析及防范措施摘要:2017年07月05日03点15分,变电站监控后台报“35kV母线保护差动保护启动、110kV高压线路保护保护启动、#1风电线保护启动、#4风电线保护启动、#5风电线保护启动、接地变保护启动、站用变保护启动、故障录波启动”,35kV#1站用变316断路器跳闸。

本文将对该事故的原因进行分析,并在此基础上对此类事故的未来防范工作提出相应的防范措施。

关键词:风电厂;跳闸事故;故障;防范引言架空输电线路是电力网及电力系统的重要组成部分,由于它暴露在大自然中,易受到外界的影响和损害。

而雷击是其中最主要的一个方面。

据统计,雷击引起的跳闸事故占电力系统事故的50%~70%。

一、事故经过概述2017年07月05日03时15分46.2389秒变电站监控后台报“#1站用变316保护启动”,03时15分46.2559秒#1站用变316电流速断动作(动作电流:292.757A),35kV#1站用变316断路器跳闸,监控画面显示316断路器已在分闸位置,运维人员随后到35kV配电室核实316断路器确已在分闸位置。

二、事故原因分析(一)故障波形分析03点20分,对故障录波装置进行检查,故障波形见下图一。

03时15分46.2329秒时,35kV母线电压出现波动,其中B、C相最为严重;35kV #1站用变316进线柜B、C相电流首先出现较大波动,随后A相电流也出现波动;查看其他间隔,35kV#1接地变318进线柜电流A、B、C三相都发生了电流突变,其余间隔电流在03时15分46.2329秒时有轻微波动,但都能在2ms内恢复正常。

根据故障录波波形初步判断为35kV #1站用变316发生过流。

图一:故障录波波形(二)视频监控查看分析查看站内视屏监控故障时间点的录像,发现07月05日03点15分时有雷电击中110kV出线侧门型架防雷线上,就地检查发现该风电场110kV侧门型架接地扁铁抱箍有放电痕迹。

35kV变电站感应雷击事故的分析与整改措施

35kV变电站感应雷击事故的分析与整改措施

35kV变电站感应雷击事故的分析与整改措施摘要2012年夏季研山铁矿35kV变电站先后遭遇两次雷电入侵,在控制室柜子外壳和暖气管道上分别出现了火花。

虽然未对设备造成损害也未影响设备正常运行,但是为了以后站内设备运行安全可靠,该站在第二年雨季来临之前采取了多重措施加强了防雷接地和保护接地系统,使得第二年雷雨季节安稳度过。

本文对雷击形成的原因和采取的技术措施进行多方面论述,希望对以后的变电站防雷设计和运行有借鉴意义。

关键词35kV变电站;防雷;接地0引言变电站防雷及接地是变电站安全运行的重要保障,如果防雷及接地做的不到位,轻则故障停电损或坏设备,重则造成人身伤亡事故,随着人们对防雷接地的重视程度增加、设备制造标准和运行可靠性的提高,发生人员伤亡的事故基本没有了,但是大量微机保护设备和自动化、通讯设备的增加,对变电站的防雷及接地的可靠性提出了更高的要求。

在工矿企业里,35kV变电站也是比较重要的供电负荷中心,其停电所带来的经济损失远高于10kV配电所。

本文就研山铁矿35kV变电站的雷击形成的原因和采取的技术措施进行多方面论述,希望对以后的变电站防雷设计和运行有指导借鉴意义[1]。

135kV变电站事故之前的防雷接地介绍研山铁矿35kV变电站位于半山坡上,位置较高,周围较空旷,该站有两台40000kV A的35kV主变,变压器在室内安装,没有裸露在外的电气设备。

进线是采用35kV高压电缆从架空线路引进室内35kV开关柜。

按照设计,变电站为三类防雷建筑物防直击雷保护,由于所有变配电设施全部在室内,因此没有装设避雷针,从屋顶避雷带用10镀锌圆钢引下至室外接地极。

防雷接地与设备接地极分开布置。

站内低压供配电系统采用工作接地和保护接地合一的TN-C形式[2~3]。

2雷电入侵现象变电站在夏季遭遇雷电入侵共计两次。

第一次是在雷雨天时候,闪电和雷鸣同时发生,同时位于变电站二楼的中控室仪表盘柜柜壳表面靠近室外的方向的棱角处发生电火花,持续时间很短,稍纵即逝。

220kV变电站典型雷击跳闸事故分析

220kV变电站典型雷击跳闸事故分析

220kV变电站典型雷击跳闸事故分析摘要:雷击造成的事故中,输电线路和变电站占的比重是非常大的,会威胁到人们的生命和财产安全,同时输电线路和变电站是电力系统中不可或缺的组成部分,是做好防雷措施的关键位置。

因此,本文以220kV变电站雷击跳闸事故为对象展开分析和研究。

关键词:220kV;变电站;雷击;跳闸现如今,电能已经是人们离不开的能源,一旦造成停电,就会造成极大的不便。

变电站是电力系统的核心组成部分,一旦遭到破坏,就会使得设备受到严重的损坏,影响电力系统的运作,造成停电,影响人们的正常学习、工作和生活,所以采取更好的防雷措施成为了社会关注的问题。

一、因雷击导致电力系统跳闸的因素输电线路的绝缘能力比较差,所以一旦遭受到雷击,会不可避免的出现跳闸的情况,要跳闸必须要满足以下两个条件:第一,出现了单相接地短路的情况,也就是指因为脉络形成了稳定的工频电弧,从而导致了跳闸现象;第二,输电线路的绝缘能力比雷击的闪电过电压要低,从而引起跳闸,但是这种情况只会存在几十微秒的时间,电力系统没有时间完成跳闸,因此,主要分析第一个条件,影响第一个跳闸情况的因素主要有以下几点:(1)线路杆塔的接地电阻值比较高。

在一般情况下,如果雷击档距中避雷线的时候,空气的间隙之间并不会出现闪络的现象,当雷电的电流向杆塔的两边传播的时候,会产生比较强烈的电晕,到达杆塔的时候,幅值就已经下降了许多,这时候,如果电阻值没有那么高,就不会出现闪络的情况。

但是如果雷击导致反击过电压,并且接地电阻值比较高,就会容易发生闪络的现象,出现相间短路,从而使得电力系统跳闸。

(2)消弧线圈设置不准确。

如果没有将消弧线圈设置准确,输电线路就会出现短路的情况,那么消弧线圈就不能够给予足够的补偿,从而导致跳闸。

二、雷雨天跳闸事故分析2017年8月4日18:35分,220kV分析变雷击A线第一、二套保护动作,A相跳闸,重合成功,保护测距2.813km。

(一)运行信息1、线路基本情况220kV雷击A线从220kV分析变起至220kV某某变止。

220kV变电站一次雷击故障分析及防雷措施探讨

220kV变电站一次雷击故障分析及防雷措施探讨

220kV变电站一次雷击故障分析及防雷措施探讨摘要:探讨220kV变电站一次雷击故障分析及防雷措施,可结合具体的事故现场展开,又因220kV变电站覆盖范围较大,包括组成部分较多,故而针对其在一次雷击事故中出现的故障问题需进行深度分析,明确故障出现的真实原因,制定针对性的解决措施,完善变电站当前的防雷格局,包括引入更加先进的防雷设备、加强进线、变压器保护等,以此来保护220kV变压站的安全、稳定。

关键词:220kV变电站;一次雷击;故障分析;防雷措施前言:220kV变电站能否维持良好运转,直接影响到很多用户的正常用电,针对220kV变电站在运行中频遭雷击的现象,有必要分析其具体原因,得出可靠结论,引入专业技术人员,就变电站的实际发展所需,制定完整的、可优化的防雷计划,落实到实际的防雷保护中,特别是一次雷击中暴露的雷击故障,应在解决其故障问题后,累积经验,反馈到后续的防雷管理中,杜绝同种类型问题的重复发生。

1.变电站雷击事故现场情况以某220kV变电站为例,研究其一次雷击事故,已知该变电站所属地为多雷地区,日常雷电活动频繁,常有架空线路遭受雷击,部分雷电波顺着导线进入变电站。

8月20日晚,当地气候突变,大雨磅礴并伴有雷电,据当时值班人员反映,再出现雷击事故时,可以看到变电站中很多设备出现电火花,而在后续的设备监控调查中显示,大约是在晚上20时变电站突降雷暴,距离变电站100m的位置的线路被雷击损害,紧接着瓷瓶炸裂,在统计中得知,1#主变、#2主变的开关、辅助设备等已经完全不能工作,此次事故涉及停电户数达2834户。

经过通力抢修,22时47分,35千伏拔英变恢复送电,各台区也都全部正常供电。

2.220kV变电站一次雷击故障分析220kV变电站一次雷击故障分析,关注以下要点:①事故前运行方式。

220kV04开关运行,其中1#变电站带35kVⅠ段负荷,2#变带35kVⅡ段负荷,2#变10kV侧开关断开,1#主变带10kVⅠ、Ⅱ段负荷,10kV分段开关10处于合闸位置,运行方式安排为2台主变110kV侧中性点不接地,35kV侧中性点不接地。

变电站遭雷击原因和防雷措施分析

变电站遭雷击原因和防雷措施分析变电站遭雷击原因和防雷措施分析【摘要】:文章分析了变电站遭受的雷击的几个主要原因,并提出了相应的防雷击措施,供大家参考。

【关键词】:变电站;雷击;侵入波1. 前言变电站是电力系统重要组成部分,变电站发生雷击事故,将造成大面积的停电,会对电网形成较大的危害,这就要求防雷措施必须十分可靠。

变电站遭受的雷击主要来自两个方面:一是雷直击在变电站的电气设备上;二是架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。

因此,直击雷和雷电侵入波对变电站进线及变压器的破坏的防护十分重要。

2. 接地装置保护和屏蔽措施都要求有科学可靠的接地装置。

2.1 接地体接地体可分为自然接地体和人工接地体,设计中通常采用人工接地体,以便达到所规定的接地电阻,并避免外界其他因素的影响。

人工接地体又可分为水平接地体和垂直接地体。

接地体的接地电阻值取决于接地体与大地的接触面积、接触状态和土壤性质。

垂直接地体之间的距离为5m左右,顶部埋深0.5-0.8m。

接地体与道路或通道出入口的距离不小于3m,当小于3m时,接地体的顶部处应埋深lm以上,或采用沥青砂石铺路面,宽度超过2m。

埋在土壤中的接地装置连接部位应按规范规定的搭接长度焊接以达到电气连接。

焊接部位应作防腐处理。

2.2 接地线接地线即接地体的外引线,连接被保护或屏蔽设施的连线,可设主接地线、等电位连接板和分接地线。

防雷接地装置的接地线即防雷接闪装置的引下线,可采用圆钢或扁钢,两端按规定的搭接长度焊接达到电连接。

防静电保护和防干扰屏蔽装置的主接地线一般采用多股铜芯电缆,分接地线采用多股铜芯软线。

一起35kV开关雷击爆炸事故分析

雷 害事故 占电力 系统 事故 的 比例逐 年上 升 。根 据 国内电线路运行状况 的有关历史 统计数据 , 电力系统 中输配 电线路 故 障 的起 因 有 5 0 % 一6 0 % 是 由 于 雷 击
络开关处于断开位置。故障断路器作为进 线 l的备 用, 处于热备用状态 , 即线路侧隔离开关及母线侧隔离
关键 词 : 断路 器 ; 变 电站 ; 雷击 ; 线路 避 雷 器
中图分 类号 : T M 5 6 1 . 3
文献标 识码 : B
Ana l y s i s o n a n Ex pl o s i o n Ac c i de n t o f 3 5kV Ci r c ui t Br e a ke r
摘 要 : 对一起 3 5 k V开关雷击爆炸事故进 行分析 , 结合现场勘 查, 指 出了事故的直接原 因是断路 器无法及 时开 断由雷击造成的近区故障短路 电流。对事故涉及 的雷击机理进行 了阐述 , 结合运行经验 , 给 出了解决问题 的解决 方案, 即安装线路避雷器, 对避 雷器的参数选择、 安装位置提 出了有实用价值的建议 , 以防止类似事故再次发生。
《 电气开关》( 2 0 1 3 . N o . 3 )
7 9
文章 编号 : 1 0 0 4—2 8 9 X( 2 0 1 3 ) 0 3— 0 0 7 9— 0 4

起3 5 k V开关雷击爆炸事故分析
黄博 , 孙振权 , 汪雨辰 ( 陕 西省地 方电力( 集 团) 有 限公 司, 陕西 西安 7 1 0 0 6 1 )
器爆炸的形成条件 、 影响 因素及防范与减小事故影 响 的措施 进行 分析 , 给 出解 决方 案 。
图 1 故 障 前 运 行 方 式 示 意 图

一起220kV主变雷击损坏事故的原因分析

(2)电抗器位置分布有微小的铜珠,油箱底部有 跌落的木夹件块、皱纹纸和螺丝等杂物,变压器器身 上分布有散落的皱纹纸。
(3) 三 相 高 、 中 、 低 压 绕 组 没 有 发 现 明 显 的 变 形 和绝缘击穿。
从上述吊罩检查的结果与初步分析的变压器上 部串联电抗器裸金属绝缘击穿放电的初步判断相吻 合。
Abstract:The analysis and treatment of lightning damage of a 220kV transformer are presented. Key words:Transformer; Chromatographic analysis; Damage
1 引言
6 结论
此次变压器损坏发生在重合闸之前, 由于雷电 波入侵到电抗器 K1 和 K2 位置时发生全反射,如果 内置电抗器至低压绕组引线之间距离不够时会造成 击穿短路; 若内置电抗器至低压绕组引线夹持强度 不够, 那么在低压线路短路累积效应会造成引线松 动,间距减小,电压升高,同样可以致使主变内部出 现短路故障。为防止类似故障发生应采取如下措施: ①对于故障类型的变压器, 内部裸露的导体都应加 包绝缘,并加强串联电抗器引线支架及外壳的强度。 对于中性点有效接地系统的中性点不接地运行的变 压器, 在投运和停运以及事故跳闸过程中应限制出 现中性点位移过电压,必须装设可靠的过电压保护。 当单独对变压器充电时,其中性点必须接地。②进一 步规范大型变压器的参数, 避免在变压器内部加装 电抗器。
作及现场检查情况可以初步判断, 该主变可能发生 严重的内部故障。
3 故障初步分析
3.1 主变油化验数据结果分析 在故障发生后, 对 2 号主变本体绝缘油中气体
分析数据与 6 月 17 日正常运行的本体绝缘油气体 分析数据进行比较, 发现故障后油色谱检验结果最 高 值 为 H2(1 177.6μL/L)、 总 烃 (1 262μL/L) 及 C2H2 (649.4μL/L), 超注意值。 CO 和 CO2 含量对比 6 月 17 日试验数据并无增长,其上部油样气体组分含量 较下部油样气体组分含量高。具体数据如表 1 所示。

变电站防雷案例分析报告

感应雷的频谱很宽,从能量积累大多分布来看,大多集中在低频段。如10/700μs冲击波,总能量95%以上分布在3 kHz频率以下;而1.2/50μs冲击波,大约总能量90%以上分布在18 kHz频率以下。可见这类波形对工作在低频和直流状态的电子设备危害极大。当集成电路任一个端口的能量达到10~6J左右时,芯片会遭到永久性破坏。
2.防雷接地
为了避免雷电的危害,避雷针、避雷线和避雷器等防雷设备都必须配以相应的接地装置以便将雷电流引入大地。
3.安全接地
为了保证人身的安全,将电气设备外壳设置的接地。任何接地极都存在着接地电阻,正因为如此,当有电流流过接地体时,在接地电阻上的压降将引起接地极电位的升高电流在地中扩散时,地面会出现电位梯度。
电力系统中的二次系统是由各种二次设备和电缆组成的,几乎所有的电气量都是通过电缆引入二次设备的。这些电缆处于一次设备的高压电磁场中,工作条件极其复杂,同时还经受着系统故障时各种暂态环境和各种气候条件的考验。而作为二次系统的大脑,各种保护装置和信息处理系统,都是由计算机、通信设备等敏感的电子原器件构成,对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等干扰非常敏感。
雷电的主要特征分析
1.雷电活动及雷电活动日
雷电活动从季节来讲以夏季最活跃,冬季最少,从地区分布来讲是赤道附近最活跃,随纬度升高而减少,极地最少。评价某一地区雷电活动的强弱,通常用两种方法。其中一种是习惯使用的“雷电日”,即以一年当中该地区有多少天发生耳朵能听到雷鸣来表示该地区的雷电活动强弱,雷电日的天数越多,表示该地区雷电活动越强,反之则越弱。我国平均雷电日的分布,大致可以划分为四个区域,西北地区一般15日以下;长江以北大部分地区平均雷电日在15~40日之间;长江以南地区平均雷电日达40日以上;北纬23度以南地区平均雷电日达80日。广东的雷州半岛地区及海南省是我国雷电活动最强烈的地区,年平均雷电日高达120~130日。总的来说,我国是雷电活动很强的国家。
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第35卷第2期电网技术V ol. 35 No. 2 2011年2月Power System Technology Feb. 2011 文章编号:1000-3673(2011)02-0159-04 中图分类号:TM 714 文献标志码:A 学科代码:470·4051浙江省110和220kV敞开式变电站雷害事故分析张翠霞1,李汝彪2,葛栋1,陈秀娟1(1.中国电力科学研究院,北京市海淀区 100192;2.浙江省电力公司,浙江省杭州市 310007)Analysis on Lightning Accidents of Circuit Breakers Installed in 110kV and 220kV Open Type Substations in Zhejiang Province and Prevention MeasuresZHANG Cuixia1, LI Rubiao2, GE Dong1, CHEN Xiujuan1(1. China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China;2. Zhejiang Electric Power Corporation, Hangzhou 310007, Zhejiang Province, China)ABSTRACT: The sequent circuit breaker (CB) damages caused by the overvoltage due to intruding lightning wave in such thunderous regions as Jiangsu province and Zhejiang province in recent years are simulated and analyzed. Simulation and analysis results show that when the tripped out line is re-stroked in the time interval, that the lightning-stroked transmission line has been tripped out and the autoreclosure is not yet finished, the intruding light surge arrives the CB at the side of the tripped out line and the voltage among the breaks and the ground at line side as well as the voltage among the breaks simultaneously rise due to the action of total reflection, and the two voltage values far exceed lightning impulse withstand voltage of CB, thus the internal or external insulation of CB will be broken down. By use of electro-magnetic transient program (EMTP), the protection effects and maximum protection distances of various protective measures are simulated and calculated, simulation and calculation results show that the most effective measure is to install lightning arrestor near the outgoing line side of CB, or on the gantry or terminal tower of incoming line. According to concrete condition of substation, the installation principle and position of metal oxide arrester (MOA) as well as the requirement to parameters of MOA are given.KEY WORDS: substation; lightning intruding wave; circuit breaker; subsequent strokes; metal oxide arrester摘要:对几起由雷电侵入波过电压引起的断路器损坏事故进行了仿真计算分析,结果表明线路在受雷击跳闸后等待重合的时间内如果再次遭受雷击,则雷电侵入波到达断开状态断路器的线路侧,由于全反射作用使线路侧断口对地电压和断口间电压同时升高,电压值超过断路器雷电冲击耐受水平,从而引起断路器内绝缘或外绝缘击穿。

利用电磁暂态程序(electro-magnetic transient program,EMTP)对各种措施的保护效果和最大保护距离进行了仿真计算和比较分析,结果表明最有效的措施是在出线断路器的线路侧附近或进线段终端塔上安装避雷器。

并根据变电站的具体情况给出了避雷器的安装原则、安装位置和参数要求。

关键词:变电站;雷电侵入波;断路器;多重雷击;金属氧化物避雷器0 引言变电站是电网输电的枢纽,一旦变电站设备受到雷击损坏将带来停电事故、造成经济损失,因此必须采取可靠的防雷措施。

以往的运行经验表明,我国110和220kV电网,按照文献[1]进行防雷设计安装了避雷针或/和避雷线的变电站,其直击雷防护是安全可靠的。

在输电线路回数不多和总长度较短的情况下,综合运用进线保护段和站内安装避雷器,其耐受雷电侵入波过电压的可靠性较高。

随着我国电网的迅速发展,110和220kV输电线路回数、长度和变电站数量大幅增加,由于断路器性能的改善,跳闸时间也大幅缩减。

但近年来在多雷地区相继发生了多起因雷电侵入波过电压引起断路器损坏的事故。

如2007年4月—8月,国家电网公司系统陆续发生了10起线路遭雷击引发断路器爆炸或损坏事故[2]。

浙江省属雷电活动较强烈的地区,近年来浙江电网在雷雨天气条件下发生过多次110和220kV断路器内、外绝缘击穿故障,导致线路故障切除后又重新出现短路电流,引起失灵保护动作甚至发展为母线短路。

1 事故原因分析对于110和220kV敞开式变电站,电气主接线多采用单母线、双母线、单母线分段或双母线分段160 张翠霞等:浙江省110和220 kV 敞开式变电站雷害事故分析 V ol. 35 No. 2接线,一般在母线上设置避雷器,线路的入口处不设置避雷器[3]。

雷击引起断路器闪络的主要原因有:1)变电站遭受连续或多重雷击;2)变电站雷电过电压保护措施不完善。

多重雷击是指雷云对地放电时,由于雷云中可能存在几个电荷中心,在第1个电荷中心对地放电之后,后面的电荷中心可沿第1个电荷中心已形成的放电通道再次放电,引起第2个、第3个中心向第1个中心放电,因此雷云放电通常是多重性的。

每次放电相隔离时间为0.6~800 ms(平均为65 ms),放电的数目平均为2~3个,最多记录到42个。

据国际大电网会议报告介绍,多次雷击持续时间在300 ms 及以上的概率约30%[4]。

当线路遭到雷击闪络后,线路两端闪络相的断路器立即跳闸。

按继保设定,大约经过700 ms 后断路器再行重合。

但若在等待重合的时间内线路再次遭受雷击,而此时线路断路器在断开状态,母线避雷器无法保护断路器线路侧及断口,第2次雷电侵入波便在开断的断路器处发生全反射,产生较高的雷电过电压,从而引起没有保护的断路器内绝缘或外绝缘击穿。

当多重雷击发生在较短线路中央时,会造成2个站的设备损坏事故。

2 典型事故仿真计算分析以浙江台州2007年6月22日220 kV 海门变电站雷害事故为例。

1)出线间隔设备间的电气距离如图1所示。

2)利用电磁暂态程序(electro-magnetic transient program ,EMTP)对海门变电站和州门2341线的故障过程进行了仿真计算[5-7],断路器线路侧对地和断口间的电压计算结果见表1。

从表1可知,海门变电站断路器线路侧对地和220 kV 电压 220 kV图1 海门变电站母线—州门2341出线间隔设备间的电气距离Fig. 1 Electric distance of equipments from the busbar to Zhoumen 2341 line entrance of Haimen substation 表1 海门变电站2341断路器C 相断口电压Tab. 1 Phase C pole-to-pole voltage of circuit breaker2341 in Haimen substation计算结果/kV 雷击点 雷击点距海门变距离/km 雷电定位系统测定雷电流幅值/kA线路侧对地过电压断路器断口间电压44~43号 档距C 相3 26.5~135.7 1 278 1 072~1 484断口间过电压分别高达1 278 kV 和1 072~1 484 kV ,均远超过3AQ1–EE 型断路器断口雷电冲击耐压水平1 050 kV ,断路器灭弧室断口发生击穿,断路器断口重击穿后随即产生第2次故障电流。

由于该故障短路电流持续时间达475 ms ,最终导致断路器的灭弧室断口部件因电弧燃烧而发生严重损坏。

3 反事故措施3.1 反事故措施简述从对断路器闪络事故的分析可知,引起断路 器雷击损坏的原因有:1)架空输电线路雷击跳闸;2)雷电侵入波传递到开断的断路器。

所以反事故措施也应从这2方面入手,一方面提高架空输电线路的耐雷性能,以减小线路雷击跳闸次数,即减小断路器断开的概率;另一方面限制雷电侵入波过电压幅值,使之小于设备雷电冲击耐受电压。

1)提高线路耐雷性能[8-11]。

①减小线路反击跳闸率。

减小反击跳闸率的主要措施有增加线路绝缘、减小杆塔接地电阻等。

增加线路绝缘,对新设计的线路会使杆塔高度、尺寸及造价增加;对已运行的线路,受到空气间隙距离的限制较难采取该措施。

如果线路经过一些特殊的地貌,如土壤电阻率大的岩石等,杆塔的雷电冲击接地电阻很难减小。

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