计及工频电压的特高压变电站雷电侵入波过电压分析
220kV输变电工程设计中雷电过电压问题
160区域治理CASE作者简介：陈玉伟，生于1989年，研究生，中级工程师，研究方向为输变电工程管理。
220kV 输变电工程设计中雷电过电压问题国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 陈玉伟摘要：过雷击电压常发生在220kV变电运行中。
雷击过电压与气象条件有着密切关系，大多数雷击过电压是由外界因素引起的，所以又称外界过电压。
雷击过电压现象的发生不仅给电力设备带来了危害，而且严重影响了人身安全。
文章通过对变压器空载投切、空载投切和主母线空载投切两种典型运行方式的分析，从原理上解释了变压器空载投切过电压和母线谐振过电压产生的原因，并提出了相应的预防措施。
关键词：220kV；输变电工程；雷电过电压中图分类号：S761.5文献标识码：A文章编号：2096-4595（2020）45-0160-0001随着电力资源的开发利用，电力不仅给社会发展带来了利益，同时也带来了不利影响。
在工业发展和人民生活水平提高的过程中，电力资源对工业的发展起到了巨大的推动作用。
目前，电力的应用越来越广泛，特别是在机械化领域，一些自动化设备已经成了输电系统设备，电力资源的使用也越来越环保，但同时，电力资源也给我们带来了许多不利因素，如每年都有雷雨引起的触电事故。
电力对人的危害不同于其他资源，雷暴期间动力传输改造工程的设计问题也会给许多宝贵的电气设备造成损坏。
一、雷电过电压的分类与危害（一）直接雷击过电压它是指雷雨云直接排放电气至设备或电力设施。
当雷雨云通过设备时，雷雨云流动路径的阻抗将产生一定的冲击电压，从而造成过电压现象。
（二）雷电反击过电压这一现象是指雷云在杆塔顶上放电，或在避雷线上放电，此时雷电通过杆塔进入地下，因此，杆塔顶上出现较高电位。
当电压达到一定强度时，就会发生击穿事故。
（三）感应雷过电压指电装置附近出现的闪电。
虽然这种雷击不会直接击中线路，但会在线路上引起大量的束缚电荷，形成雷击过电压。
（四）雷电侵入波过电压一种快速移动的电荷，称为闪电波，是在传输线线内直接或诱发的闪电击中产生的。
500kV变电站雷电侵入波保护
500kV变电站雷电侵入波保护500kV变电站作为电力系统的重要枢纽，如果遇到雷电袭击，就会出现大范围停电的情况。
由于变电站内部的大多数电气设备的内绝缘没有自动恢复的能力，如果遇到雷电袭击受到破坏将带来严重的后果。
造成变电站雷电事故的主要原因是雷电侵入波过电压，所以做好500kV变电站雷电侵入波的保护工作是十分必要和重要的。
标签：500kV变电站;雷电侵入波;保护1雷电侵入变电站的方式以及雷击点的选择分析1.1雷电侵入变电站方式分析500kV变电站作为电力系统的关键构成部分，对整个电力系统的运行都有着决定性影响的作用。
雷电侵入变电站对变电站所造成的危害很大，对于变电站的雷击主要有两种方式，沿线路传过来的过电压波以及直接侵入变电站。
通常直接雷击是通过避雷针进行防护。
雷击线路的情况较多，所以雷电过电压波就比较常见。
对于变电站的雷电侵入波主要有两种方式，反击和绕击。
在雷击距杆塔一段距离的避雷线时，如在档距中央，那么空气间隙所承受的过电压就会比通过相同强度雷电流在杆塔绝缘子串上造成的过电压高，间隙电压临近击穿值的时候就会有很大预放电流在间隙中流过，并使得间隙上电位差降低，从而能够对击穿的时间得以延迟。
1.2雷击点的选择分析对于雷击点的选择过程中，把变电站以及进线段进行有机结合，并将其作为统一网络。
其中在进线段以及非进线段都比较容易受到雷击影响，从而形成侵入波，但是真正对变电站的内部设施造成威胁的是近区雷击。
在实际雷击点的选择过程中，通常近区雷击是变电站侵入波重点考察的对象，其过电压也会高于远区雷击侵入波过电压。
但在这一过程中就存在着问题，近区雷击的第几基杆塔过电压的幅值是最大的。
对于进线段的各杆塔塔型、高度和绝缘子串的伏秒特性以及杆塔接地电阻会存在着很大的不同，所以也会对雷击进线段各塔侵入波有着很大的影响。
2雷电侵入波的保护方案2.1影响因素500kV变电站方案设计中，最先要明确雷电侵入波保护的影响因素，在此基础上才能完善方案的设计。
交流特高压电网的雷电过电压防护（3篇）
交流特高压电网的雷电过电压防护特高压电网是一种电压等级较高的电力输电系统，其电压等级一般在1000千伏及以上。
特高压电网的建设对于提高电网的输电能力、减少输电损耗、改善电网结构、提高电网安全性等方面都有着重要的意义。
然而，特高压电网的建设也面临着一系列的挑战，其中之一就是雷电过电压对其带来的威胁。
因此，为了保障特高压电网的安全运行，必须对其进行雷电过电压防护。
本文将从特高压电网的雷电过电压特点、防护原则和方法等方面进行探讨。
一、特高压电网的雷电过电压特点特高压电网由于其电压等级较高，具有一定的雷电敏感性。
在雷电天气条件下，电力线路上的闪络、击穿和短路现象会导致大量电能注入特高压电网，引起各种过电压问题。
特高压电网的雷电过电压特点主要包括以下几个方面：1. 高电压等级：特高压电网的电压等级很高，一般在1000千伏及以上，因此雷击对其的影响也会更加严重。
2. 高电能注入：雷电击中电力线路会产生大量能量，其中一部分会通过电力线路注入特高压电网，导致电网系统的电压瞬间升高。
3. 快速变化：雷电过电压的变化速度很快，一般在毫秒级别，导致电网系统的电压瞬间波动。
4. 高频分量：雷电过电压中含有大量的高频分量，这些高频分量对电力设备影响较大。
5. 多次击穿：雷电过电压引起的击穿现象通常不止一次，会引发多次击穿现象，对电力设备带来额外的损害。
二、特高压电网的雷电过电压防护原则特高压电网的雷电过电压防护主要应遵循以下原则：1. 综合防护：特高压电网的雷电过电压防护应综合考虑各种因素，包括电力设备的特性、运行条件、地质环境等，进行全面的防护设计。
2. 多层次防护：特高压电网的雷电过电压防护需要采取多层次的措施，包括设备层面的防护和系统层面的防护，以提高防护效果和可靠性。
3. 合理布置：特高压电网的雷电过电压防护布置应合理，要根据电力线路和设备的特点，以及雷电活动的规律等因素，确定合适的防护措施和设备布置。
4. 强调耐受能力：特高压电网的防护设备应具备良好的耐受能力，能够承受雷电过电压的冲击和大电流的作用，保证设备的安全运行。
特高压GIS变电站雷电过电压防护研究
特高压GIS变电站雷电过电压防护研究
随着特高压输电技术的发展，特高压(GIS)变电站的建设愈发普及。
雷电过电压对特
高压(GIS)变电站的设备和工程造成了一定的威胁，因此研究特高压(GIS)变电站雷电过电
压防护措施是非常必要的。
特高压(GIS)变电站雷电过电压防护主要包括外部和内部两个方面。
外部防护是指通
过合理的外部防雷技术来防止外部雷电过电压的冲击。
内部防护则是指通过合理的内部绝
缘结构与接地方式来减小雷电过电压对内部设备的影响。
在特高压(GIS)变电站的外部防护方面，一般采用接地网与防雷母线相结合的方式。
接地网能够有效地分散雷电过电压的能量，减小其对设备的冲击；而防雷母线则能够进一
步将过电压引入地下，保护变电站的设备。
还可以建立适当的避雷针、避雷网和避雷带等
外部防护措施，来排挤和分散雷电的电荷。
在特高压(GIS)变电站的内部防护方面，首要任务是保证GIS设备与外部连接器的绝缘性能。
通过合理的绝缘设计与绝缘监测设备，可以实时监测绝缘状态，及时采取相应的绝
缘措施。
还可以采用防雷隔离器等设备，来减小雷电过电压对内部设备的影响。
特高压(GIS)变电站还应建立完善的接地系统，选用低电阻、低感抗的接地装置，以减小过电压
对设备的影响。
特高压(GIS)变电站雷电过电压防护研究还需要对不同雷电过电压模型进行仿真分析，并针对性地制定相应的防护措施，以提高变电站的抵御能力。
冲击地闪和电流地闪也是导
致特高压(GIS)变电站设备损坏的重要原因，因此还需要研究冲击地闪和电流地闪的防护
原理和方法，以保障设备的安全运行。
基础知识雷电侵入波的过电压保护（一）
基础知识雷电侵入波的过电压保护（一）电力交流4群：458622441为了防止雷电侵入波对变电站电气设备绝缘造成击穿损坏，应采取措施减少近区雷击闪络，并且要合理配置避雷器，使雷电侵入波通过避雷器对地放电，将能量泄露掉，这样就不致对电气设备的绝缘造成威胁。
因此对雷电侵入波的过电压保护主要措施有变电站进线端保护、变电站母线装设避雷器、主变压器中性点装设避雷器、与架空线路直接连接的电力电缆终端头处装设避雷器等。
变电站进线端保护目的防止进入变电站的架空线路在近区遭受直接雷击，并对由远方输入的雷电侵入波通过避雷器或电缆线路、串联电抗器等将其过电压数值限制到一个对电气设备没有危险的较小数值。
具体措施（1）未沿全线装设避雷线的35-110KV架空送电线路，应在变电站1-2Km的进线端架设避雷线。
如果该进线隔离开关或断路器在雷雨季经常开路运行，同时线路侧又带电，则必须在进线端的末端，即靠近隔离开关或短路器处装设一组排气式避雷器或阀型避雷器。
（2）对于3-10KV配电装置（或电力变压器）其进线防雷保护和母线防雷保护的接线方式如图。
3-10KV主变压器的最大电气距离从图中可知配电装置的每组母线上装设站用阀型避雷器FZ一组；在每路架空进线上也装设配电线路用阀型避雷器FS一组，有电缆段的架空线路避雷器应装设在电缆头附近，其接地端应和电缆金属外皮相连；如果进线电缆在与母线相连时串接电抗器，则应在电抗器和电缆头之间增加一组阀型避雷器。
实际上无论电缆进线或架空进线，只要与母线之间的隔离开关或断路器在夏季雷雨季节时经常处于断路状态，而线路侧又带电时，只要与母线之间的隔离开关或断路器在夏季雷雨季节时经常处于断路状态，而线路侧又带电时，则靠近隔离开关或断路器处必须装设一组阀型避雷器，以防止雷电侵入波遇到断口时无法进行，出现反射而使绝缘击穿造成事故。
雷电进行波沿着电力线路往前进行时，这就是波的反射。
雷电反射波与进行波两者叠加，其电压数值为原有进行波的2倍，对电气设备容易造成击穿。
500kV某变电站雷电侵入波过电压计算
第22卷第3期2021年3月电气技术Electrical EngineeringV ol.22 No.3Mar. 2021500kV某变电站雷电侵入波过电压计算周艳青谌阳（中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广州 510663）摘要本文以某500kV变电站的电气主接线、设备参数、线路及构架模型等为计算输入，利用电磁暂态程序，对某500kV变电站的雷电侵入波过电压进行了仿真计算，给出了该变电站在工程本期典型运行方式下，变电站设备上雷电过电压的最大值。
根据雷电过电压计算结果，针对主变的最大雷电过电压值高于相应的雷电冲击耐受电压允许值，提出了改进措施，使得主变以及其他设备上的最大雷电过电压值均低于相应的雷电冲击耐受电压允许值，满足雷电防护要求。
关键词：500kV变电站；雷电侵入波；过电压；防雷保护Research on the lightning intruding surge protection for 500kV substationZHOU Yanqing CHEN Yang(China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co., Ltd, Guangzhou 510663)Abstract This paper takes the main electrical wiring, equipment parameters, transmission tower and gantry model of the 500kV substation as the calculation input, and uses the electromagnetic transient program to simulate the lightning intrusion wave overvoltage. The maximum lightning overvoltage on the substation equipment under the typical operation mode are calculated. Afterimprovement measures are proposed. The maximum lightning overvoltage value on the transformer and other equipment is lower than the allowable value, meets the requirements of lightning protection.Keywords：500kV substation; lightning intruding surge; overvoltage; lightning protection0引言500kV某变电站位于昌都县卡诺镇瓦约村，该站海拔高度为3 200m，年平均雷电日为51.3天。
500KV输变电工程设计中雷电过电压问题
国家电力公司武汉高压研究所武汉 430074 0 前言我国在500 kV输变电工程设计方面做了大量的研究工作，取得了很大的成绩，但也有不足。
本文着重就500 kV输变电工程设计中的雷电过电压方面的问题提出一些看法。
1 500 kV变电所雷电侵入波保护 1.1 雷击点我国规程规定只计算离变电所2 km以外的远区雷击［1］，不考虑2 km以内的近区雷击。
而实际上对变电所内设备造成威胁的主要是近区雷击。
2 km以外的雷击，雷电波在较长距离传送过程中的衰减和波头变缓，在站内设备上形成的侵入波过电压较低，以它为考察的主要对象不合适。
这可能是沿袭中压系统和高压系统作法，认为进线段有避雷线或加强绝缘，不会因反击或绕击而进波。
实际上，进线段和非进线段并无本质差异，完全可能受雷击而形成入侵波。
在美国、西欧和日本以及CIGRE工作组，均以近区雷击作入变电所侵入波的重点考察对象。
我们所进行大量500 kV变电所侵入波的研究，也均是以近区雷击为主要研究对象，同时也考虑远区雷击。
大量研究表明，近区雷击的侵入波过电压一般均高于远区雷击的侵入波过电压。
有人认为雷击#1塔会在变电所形成最严重的侵入波过电压，以此为近区雷击。
这种想法在某些情况下可能是正确的，但在我国，大多数情况下不合适。
大量研究表明，#１塔和变电所的终端门型构架(也称#0塔)距离一般较近，雷击#1塔塔顶时，经地线由#0塔返回的负反射波很快返回#1塔，降低了#1塔顶电位，使侵入波过电压减小。
而#2、#3塔离#0塔较远，受负反射波的影响较小，过电压较高。
所以仅计算雷击#1塔侵入波过电压不全面。
进线段各塔的塔型、高度、绝缘子串放电电压、杆塔接地电阻不同，也造成雷击进线段各塔时的侵入波过电压的差异。
根据经验，一般为雷击#2或#3塔时的过电压较高。
建议我国现有规程对原以考虑2 km 以外的雷击改为主要考虑2 km 以内雷击，或者兼顾近区和远区雷击，以近区雷击为主。
1.2 雷电侵入波计算方法过去受条件限制，主要依靠防雷分析仪来确定侵入波过电压。
交流特高压电网的雷电过电压防护（三篇）
交流特高压电网的雷电过电压防护特高压电网是一种电压等级较高的电力输电系统，其电压等级一般在1000千伏及以上。
特高压电网的建设对于提高电网的输电能力、减少输电损耗、改善电网结构、提高电网安全性等方面都有着重要的意义。
然而，特高压电网的建设也面临着一系列的挑战，其中之一就是雷电过电压对其带来的威胁。
因此，为了保障特高压电网的安全运行，必须对其进行雷电过电压防护。
本文将从特高压电网的雷电过电压特点、防护原则和方法等方面进行探讨。
一、特高压电网的雷电过电压特点特高压电网由于其电压等级较高，具有一定的雷电敏感性。
在雷电天气条件下，电力线路上的闪络、击穿和短路现象会导致大量电能注入特高压电网，引起各种过电压问题。
特高压电网的雷电过电压特点主要包括以下几个方面：1. 高电压等级：特高压电网的电压等级很高，一般在1000千伏及以上，因此雷击对其的影响也会更加严重。
2. 高电能注入：雷电击中电力线路会产生大量能量，其中一部分会通过电力线路注入特高压电网，导致电网系统的电压瞬间升高。
3. 快速变化：雷电过电压的变化速度很快，一般在毫秒级别，导致电网系统的电压瞬间波动。
4. 高频分量：雷电过电压中含有大量的高频分量，这些高频分量对电力设备影响较大。
5. 多次击穿：雷电过电压引起的击穿现象通常不止一次，会引发多次击穿现象，对电力设备带来额外的损害。
二、特高压电网的雷电过电压防护原则特高压电网的雷电过电压防护主要应遵循以下原则：1. 综合防护：特高压电网的雷电过电压防护应综合考虑各种因素，包括电力设备的特性、运行条件、地质环境等，进行全面的防护设计。
2. 多层次防护：特高压电网的雷电过电压防护需要采取多层次的措施，包括设备层面的防护和系统层面的防护，以提高防护效果和可靠性。
3. 合理布置：特高压电网的雷电过电压防护布置应合理，要根据电力线路和设备的特点，以及雷电活动的规律等因素，确定合适的防护措施和设备布置。
4. 强调耐受能力：特高压电网的防护设备应具备良好的耐受能力，能够承受雷电过电压的冲击和大电流的作用，保证设备的安全运行。
雷电侵入波过电压对GIS运行的影响分析
戴 通令 （ 新 东北 电气 集 团高压 开关 有限公 司 ， 辽 宁沈 阳 １ １ ０ ０ ２ ７ ）
摘 要 雷 电侵 入 波 过电压 常常 会损 坏 变 电站 的 电气设备 ， 是对 变电站 电气设 备 绝缘 构成威 胁 的主要 原 因之 一 。本 文 依 托 印度 国 家电 网公 司某新 建 ７ ６ ５ ｋ Ｖ变 电站 ， 对 该 变 电站 ８ ０ ０ ｋ Ｖ Ｇ Ｉ Ｓ 设 备 的雷 电侵 入波 过 电压 进行仿 真计 算 ， 为 变电 站 内开关场避雷器位置的分布及其数量的选择提供 了参考 关 键 词 雷 电侵 入 波 ， 过 电压 ， 仿 真 计 算 ，Ｇ Ｉ Ｓ ， 避 雷器 中 图分类 号 ： Ｔ Ｍ ６ ４ ３ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ６ ７ １ — ７ ５ ９ ７（ ２ ０ １ ４ ）２ ４ — ０ ０ ２ ６ — ０ ２
近年来 ， 气 体 绝 缘 金 属 封 闭开 关 设 备 （ Ｇ Ｉ Ｓ ） 以其 占地 面
表 ｌ 计算 回路 设备 运 行 方式 运 行 主 变
Ａ Ｔ ＃ １
积 小 、安 全 系 数 高、 受周 围环 境 因素 影 响 小 、运 行 维护 方 便 等 优 点 而被 广 泛 应 用于 国 内外各 大 输 电 网络 中 。 由于 Ｇ Ｉ Ｓ设 备 的 波 阻 抗在 ６ ０ Ｑ￣ １ ０ ０ Ｑ 范 围 内变 化 ，比架 空线 的波 阻抗 小的 多 ， 同时 Ｇ Ｉ Ｓ设备 内部 元件 的设 备 间距 较 小 ， 这 些 都有 利 于 其 防雷 保 护 设 计 。但 是 由于 Ｇ Ｉ Ｓ设 备 的 内绝 缘 击 穿后 无 法 自动 恢 复 ， 且 检 修 困难 ， 检 修时 间较 长 ， 因此 在 Ｇ Ｉ Ｓ 工程设计时 ， 必 须考 虑 雷 电侵 入波 过 电压 的 影 响 ， 且 要 求 有 可靠 的 防雷 保 护 措 施 ， 确保 Ｇ Ｉ Ｓ设备 免 受 雷 电过 电 压 的 危 害 ，保 证 设 备 的 安 全 可 靠
交流特高压电网的雷电过电压防护
交流特高压电网的雷电过电压防护随着人们能源需求的不断增加和电力系统的迅速发展，交流特高压电网（简称“特高压电网”）已经成为当代电力系统的主要组成部分。
由于其工作电压等级高达800千伏以上，特地是周围的自然环境变化复杂而且不可预测，加之其在运行过程中往往会遭受强烈的雷电干扰，因此很容易发生雷电过电压（简称“LDV”）导致特高压电网设备受损，妨碍电力输送。
为保证电力系统的安全、可靠运行，必须对特高压电网进行雷电过电压防护，本文就对特高压电网的雷电过电压防护问题进行分析，提出一些解决方案。
一、特高压电网雷电过电压的危害雷电过电压是指在雷暴天气下，由于大气中的放电现象引起的电网电压突然增加的现象。
由于特高压电网的工作电压高，当受到雷击等外界干扰时，很容易产生LDV，给特高压电网带来以下几方面的危害：1. 对设备的威胁：LDV会给设备带来很大的冲击电流，加速设备的老化，甚至造成设备损坏；2. 对电网的威胁：LDV会导致电网电压波动，甚至超出设备耐受范围，妨碍电力输送，对特高压电网的可靠、稳定运行造成严重的威胁；3. 对人身的威胁：LDV的强电流和强电磁场都会对人的身体产生一定的威胁，甚至威胁人的安全。
二、特高压电网雷电过电压防护针对以上的问题，必须对特高压电网进行雷电过电压防护。
目前，主流的雷电过电压防护方法有以下几种：1. 地面屏蔽根据电场分布特性，将特高压输电线路两端构成的三角形区域设置为接地电化区，称为地面屏蔽。
地面屏蔽能够将雷电过电压绝大部分分散到大地中，从而减少其对设备和电网的威胁。
但是，由于特高压电网电压等级高，无法通过地面屏蔽防护来完全消除雷电过电压。
2. 绝缘设计根据材料的性质，采用高强度、高耐电压的材料进行设备的绝缘设计。
如采用氧化铝绝缘、玻璃纤维强化塑料及硅橡胶制成的电缆等。
绝缘设计的作用是增强设备本身的抗雷击能力，从而减轻雷电过电压对设备的影响。
3. 避雷装置在特高压电网设备的外表面形成一定强度的电磁场，通过空气放电来降低雷击的危害程度。