深度限制特高压系统操作过电压的避雷器配制方法与流程

本发明涉及配电设备领域，特别是一种深度限制特高压系统操作过电压的避雷器配制方法。

背景技术：

目前，我国的1000kv交流特高压系统采用带合闸电阻的断路器配合线路两端避雷器的方式限制操作过电压。采用这种方式，可以将各种类型的操作过电压限制到1.6—1.7p.u.的水平。但这样的水平对于特高压电气设备来说仍然偏高，设备需要达到较高的绝缘水平，这就使得特高压设备的造价偏高，并且存在制造难度上的瓶颈。

深度限制特高压系统操作过电压机理的是消耗开关操作时系统中的能量，防止其震荡形成高幅值的过电压。措施包括两类，一是采用断路器合闸电阻直接消耗其能量，二是改进避雷器的性能将过电压限制在更低的水平。

为了更好的限制操作过电压，研究者提出了很多不同的限制方式，包括多级合闸电阻，受控合闸，沿线布置避雷器等。这些方法已被证明可用来限制特高压系统的操作过电压，但却不能满足深度限制的目的。同时，这些方法均存在一定的缺点。例如，断路器中的合闸电阻造价较高，容易损坏，而含多级合闸电阻的断路器则结构更加复杂，难于制造。因此，需要采取更加有效也更加简单的方法来深度限制特高压系统的操作过电压。

提高避雷器的保护性能可以很好的满足以上要求。现在的绝缘配合中，线路两端安装避雷器只是一种抑制沿线操作过电压的辅助手段，而断路器中的合闸电阻起到更为重要的作用。从历史上来看，提高避雷器的性能，降低避雷器的保护水平可以明显降低系统的过电压水平。而且有研究表明，沿线装设避雷器是降低操作过电压的一种较好的方法。

技术实现要素：

发明目的：

得到最终可实现的、效果较好、实施方便同时成本较低的特高压系统操作过电压深度限制策略。

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种深度限制特高压系统操作过电压的避雷器配制方法。具体设计方案为：

一种深度限制特高压系统操作过电压的避雷器配制方法，在铺设线路上安装多组避雷器，包括位于铺设线路首端、末端的避雷器以及位于铺设线路中段的避雷器。

位于所述铺设线路中段的避雷器的数量为多个。

所述避雷器包括高荷电率避雷器、低残压避雷器、可控避雷器。

所述铺设线路中段的避雷器的数量可以为三个，三个所述避雷器等分所述铺设线路，分别位于线路长度的25@、50%、75%处

根据iec标准，避雷器的额定电压是根据系统的工频过电压水平来确定的。对于特高压系统，规定线路侧工频过电压水平小于1.4p.u.，则线路侧避雷器额定电压就选为1.4p.u.（890kv）。而若规定母线侧工频过电压水平为1.3p.u.，则母线侧避雷器额定电压就选为1.3p.u.（828kv）。我国的1000kv特高压系统经过论证，将线路侧避雷器额定电压也选为828kv。这里将这种正在我国使用的避雷器称为普通避雷器（oa）。

低残压避雷器的特性在小电流区域十分接近，而在大电流区域，低残压避雷器明显具有更好的特性，即更低的残压。

对于可控避雷器，其关键的参数主要有两个，即可控比与触发阈值。可控比α为可控避雷器可控部分的额定电压与总额定电压之比ur1/(ur1+ur2)。过电压限制水平会随着α的增大而提高。而触发阈值us0为使可控避雷器晶闸管开关动作所需达到的电压，us0越小，可控避雷器越容易动作，过电压限制效果也越好。不过，可控避雷器实际的动作电压会由于晶闸管的动作时延而高于触发阈值us0。另一方面，如果us0设的过低，可控避雷器会经常动作，可控部分的长期工作会有影响。

通过本发明的上述技术方案得到的深度限制特高压系统操作过电压的避雷器配制方法，其有益效果是：

具有深度降低过电压的潜力，并且可以显著降低变电站内的操作过电压水平。相比其他限制措施来说，也具有方法简单，成本较低的优势。

附图说明

图1是我国特高压淮南—皖南—浙北—沪西线中的淮皖段铺设线路模型图；

图2是使用不同方法时合空线过电压的沿线分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述。

实施例1

使用的模型为我国特高压淮南—皖南—浙北—沪西线中的淮皖段。其系统配置示意图如图1所示。该线路为双回线路，系统额定电压1000kv，用于过电压计算的电压基值为898kv。其中t1–t4为特高压自耦变压器，额定容量1000/1000/334mva，额定电压1050/525/110kv，断路阻抗18%/58%/42%。基于该系统，可以利用电磁暂态计算程序pscad/emtdc建模，并对深度限制操作过电压的效果进行仿真。

比较了线路两端安装不同避雷器（这里记为方法a）与其他方法限制合空线过电压的效果。对比的方法为：

方法a—线路两端安装不同避雷器；

方法b—合闸电阻配合线路两端的避雷器；

方法c1—在线路两端避雷器的基础上沿线布置1组避雷器；

方法c3—在线路两端避雷器的基础上沿线布置3组避雷器。

其中，方法b的合闸电阻为600ω，接入时间为8ms；方法c1的避雷器安装在线路的50%处，方法c3的安装在线路的25%，50%及75%处。采用不同方法后，合空线过电压沿线分布如图2所示。图中所示的限制效果除了方法a以外，其他的限制方法中使用的避雷器均为普通避雷器。

从图2可以看到，尽管在线路两端布置残压降低的避雷器的效果并不是最好的，但考虑到该方法简单、经济的特点，这样的效果已经足够好了。如果配合其他的限制方法，可以达到更好的限制效果。另外，采用避雷器后，线路两端的过电压限制效果是几种方式中最好的。相比而言，其他几种方法中，过电压最大值可能出现在线路两端，即变电站中。

以上分析表明，残压降低的避雷器可以作为限制特高压系统操作过电压的有效手段，具有深度降低过电压的潜力，并且可以显著降低变电站内的操作过电压水平。相比其他限制措施来说，也具有方法简单，成本较低的优势。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
一种深度限制特高压系统操作过电压的避雷器配制方法，在铺设线路上安装多组避雷器，包括位于铺设线路首端、末端的避雷器以及位于铺设线路中段的避雷器。其有益效果是：具有深度降低过电压的潜力，并且可以显著降低变电站内的操作过电压水平。相比其他限制措施来说，也具有方法简单，成本较低的优势。

技术研发人员：何金良;孟鹏飞;胡军;谷山强;万帅;谭进;许衡;徐华;邵先军;周志成
受保护的技术使用者：清华大学;国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司;国网浙江省电力有限公司;国网江苏省电力有限公司
技术研发日：2018.11.20
技术公布日：2019.04.05