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变电所弱电系统电源电涌保护器配置方式

2016-02-15 09:51:42中国弱电招标网

  雷击事件由于其极高的电压幅值和不可预测性,极大地威胁着现代化变电所的运行安全。因电涌保护器(SuigeProtectiveDeviceSPD)能限制雷电电涌,使弱电系统可靠工作,在电力系统得到广泛应用。但是,目前变电所弱电系统SPD的配置还无标准可依,工程上基本依据厂商提供的方案,而对变电所的特点很少考虑,导致SPD配置过多或前后级不匹配的情况。本文从分析变电所弱电系统雷电入侵途径出发,对SPD在变电所弱电系统的配置做仿真计算,为其配置提供。

  1雷击危害及防护SPD主要的作用是保护变电所弱电系统免受侵入雷电波的危害。变电所弱电系统雷电过电压入侵的途径主要有两种:雷直击与弱电系统相连的导线(如电源线、信号线、数据线),在导线上形成直击雷过电压;或雷击导线附近的大地(或其他物体),在导线上形成感应雷过电压。

  雷直击建筑物的避雷系统,强大的雷电流沿建筑物的结构钢筋和其他金属管线(作为避雷系统的一部分)泻放到大地,引起建筑物接地装置的地电位升高,也可以形成对弱电系统设备的反击。

  这两种过电压均沿导线侵入室内,造成危害。

  变电所所用电接线复杂,支线繁多,一般1台所用变压器接十几条电缆。从波过程的理论,这些线路对限制雷电电涌应有不可忽视的作用。为陶雪梅(1966―),女,讲师,硕士,研究方向为高电压技术、弱电系统防雷保护等。

  叶蜚誉(1935―),男,教授,研究方向为高电压技术、电力系统电磁环境及信息系统防雷保护等。

  此,选取了一种典型接线进行计算分析。

  为某变电所所用电一段母线的接线,所用变低压侧经73m的VV2-型2(3X185+1X70)电缆至主控楼所用电母线,其余十几路出线电缆2分析方法本文对雷电入侵变电所弱电系统的两种途径进行仿真计算,计算采用电磁暂态计算程序EMTP变电所主接线中所用变高压侧接至变电所主变的低压侧或接至对侧有电源的低压线路。模拟了后一种较严重的情况:所用变高压侧接至对侧有电源的架空线路,雷电流沿架空线入侵,对所用变弱电系统构成威胁。雷电流采用100kA,8/20M的冲击电流源,雷电通道波阻抗和架空线:空-架:型:模-塔:波阻抗波阻线波阻抗均取400所用变计算模型采用Piantini11的模型,架空线和电缆均采用EMTP中的分布参数模型,杆塔、绝缘子计算模型引自。分析计算了所用变二次侧电缆末端开路和接负载等不同情况下二次电缆末端电压的变化,还有二次侧电缆根数、长度对末端电压的影响。

  模拟了雷直击建筑物的避雷系统,强大的雷电流沿建筑物的钢筋构架和其他金属管线(作为避雷系统的一部分)泻放到大地,引起建筑物接地装置的地电位升高,对弱电系统反击后,雷电波沿所用电线路侵入的过程。等效雷电流为100kA、10/350Ms的冲击电流源。为了计算方便,将出线电缆等效为一种形式,将15条电缆合并成一条,讨论其对另一条电缆的影响,电缆模型参数见。

  计算分为4种情况:①15条电缆线路不存在,母线上未装SPD;②15条电缆线路不存在,母线上装了SPD;③15条电缆线路存在,母线上未装SPD④15条电缆线路存在,母线上装了SPD. 3仿真结果分析31弱电系统遭受入侵波的情况首先分析计算了所用变只有1回线,电缆末端空载、带负载的情况,结果如所示。由图可见,电缆末端空载情况下电压最高,也就是对弱电系统的危害最大,在后面的分析中,本文将只考虑空载情况。

  实际所用变接线繁多,这里选用了一种典型的接线,所用变有16回接线。对这些电缆末端电压波形进行分析,发现电缆长度对波形影响甚微,而对其幅值影响较大(见)。短线(电缆长度15m)末端电压在-1 515kV范围波动,而长线(电缆长度256m)末端电压变化范围为-0712kV.总的来说,电压幅值都不高。

  2厂电缆长度不同时电缆末端的电压波形所用变回路数的影响见、7的计算情况是,在所用变只有1回线路时(计算采用最长长度为256m的电缆)和所用变有16回线路时,分别观察同一回路(这里均指同一条最长的电缆)末端电压的变化。结果发现,只有1回线时的电缆末端电压远远高于有16回线路的情况,也就是说所用变回路数对限制过电压有重要作用。

  的计算情况是,将所用电回路数由16回逐渐减到2回,这期间所用电回路中最长(电缆长256m)的和最短(电缆长15m)的两条回路始终保留,观察所用变回路中最长和最短电缆末端电压幅值的变化。由图可见,随着回路数的增加,电缆末端的电压幅值均急剧下降,也就是说,所用变回路数对限制过电压幅值有着不可忽略的作用。如果弱电系统耐压为2kV,则对于长电缆,只要回路数超过9回,电缆末端电压就能满足要求;对于短电缆末端在回路数超过14回时,也能将电缆末端电压限制在2kV以内。一般所用变回路数都在1516回左右,就防止入侵波来说,应该有足够的防御能力了。当然,对于特殊的所用变接线,还需根据具体变电所情况进行具体分析,根据实际情况合理配置SPD. 32弱电系统遭受反击的情况在如所示的仿真计算等值电路中,首先对第2节中的第①、③两种情况进行分析计算。这里,单根电缆长250m,15条组合电缆长130m,所用变多条接线对限制过电压有很大的作用,电压幅值陡度均降低近50%.尽管如此,由于计算采用100kA 10/350Ms的雷电流,电压幅值还是很高,故必须用SPD加以限制。然后,对第②、④两种情况进行分析计算。计算结果如所示。由图可知,母线装了SPD后,在电缆较长时,所用变多条接线对电压幅值的限制作用已不明显,这主要由于SPD的箝位作用所至。计算采用的SPD残压为1 5kV.而所用变多条接线使流过SPD的电流幅值有所增加并且出现振荡(见),这是由多线的反射波造成的。

  第②、④两种计算情况下流过SPD的电流所用变母线装设SPD后,多条接线对SPD的保护范围也有一定影响。如0所示,若设备耐压为2kV(3级浪涌抗扰度),多线可将保护范围由不到10m提高到近50m 4结论(1)对于变电所的弱电系统来说,由于有所0电缆末端电压幅值随电缆长度的变化用变高压侧避雷器保护,来自高压侧的雷电危害远小于建筑物接地装置引起的反击产生的危害。

  如所用变在户内,弱电设备电源端口的浪涌抗扰度达到线对地2kV,所用变每段母线上应装设电压保护水平不超过1 5kV、具有适当的冲击通流容量(标称放电电流20kA)的SPD.在所用变母线上引出的线路首端无需再装设SPD.所用变接线方式对雷电波的幅值有影响。所用电回路数越多,过电压幅值越低。

  所用变的多条接线(本文计算采用15条)当长度超过50m时,保护距离将增至50m以上。当所用变接线条数较多时,如所用变母线装设SPD若不是很远50m),则可考虑设备端不装或少装SPD.

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