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    變電所弱電系統電源電涌保護器配置方式

    2016-02-15 09:51:42中國弱電招標網

      雷擊事件由于其極高的電壓幅值和不可預測性,極大地威脅著現代化變電所的運行安全。因電涌保護器(SuigeProtectiveDeviceSPD)能限制雷電電涌,使弱電系統可靠工作,在電力系統得到廣泛應用。但是,目前變電所弱電系統SPD的配置還無標準可依,工程上基本依據廠商提供的方案,而對變電所的特點很少考慮,導致SPD配置過多或前后級不匹配的情況。本文從分析變電所弱電系統雷電入侵途徑出發,對SPD在變電所弱電系統的配置做仿真計算,為其配置提供。

      1雷擊危害及防護SPD主要的作用是保護變電所弱電系統免受侵入雷電波的危害。變電所弱電系統雷電過電壓入侵的途徑主要有兩種:雷直擊與弱電系統相連的導線(如電源線、信號線、數據線),在導線上形成直擊雷過電壓;或雷擊導線附近的大地(或其他物體),在導線上形成感應雷過電壓。

      雷直擊建筑物的避雷系統,強大的雷電流沿建筑物的結構鋼筋和其他金屬管線(作為避雷系統的一部分)瀉放到大地,引起建筑物接地裝置的地電位升高,也可以形成對弱電系統設備的反擊。

      這兩種過電壓均沿導線侵入室內,造成危害。

      變電所所用電接線復雜,支線繁多,一般1臺所用變壓器接十幾條電纜。從波過程的理論,這些線路對限制雷電電涌應有不可忽視的作用。為陶雪梅(1966―),女,講師,碩士,研究方向為高電壓技術、弱電系統防雷保護等。

      葉蜚譽(1935―),男,教授,研究方向為高電壓技術、電力系統電磁環境及信息系統防雷保護等。

      此,選取了一種典型接線進行計算分析。

      為某變電所所用電一段母線的接線,所用變低壓側經73m的VV2-型2(3X185+1X70)電纜至主控樓所用電母線,其余十幾路出線電纜2分析方法本文對雷電入侵變電所弱電系統的兩種途徑進行仿真計算,計算采用電磁暫態計算程序EMTP變電所主接線中所用變高壓側接至變電所主變的低壓側或接至對側有電源的低壓線路。模擬了后一種較嚴重的情況:所用變高壓側接至對側有電源的架空線路,雷電流沿架空線入侵,對所用變弱電系統構成威脅。雷電流采用100kA,8/20M的沖擊電流源,雷電通道波阻抗和架空線:空-架:型:模-塔:波阻抗波阻線波阻抗均取400所用變計算模型采用Piantini11的模型,架空線和電纜均采用EMTP中的分布參數模型,桿塔、絕緣子計算模型引自。分析計算了所用變二次側電纜末端開路和接負載等不同情況下二次電纜末端電壓的變化,還有二次側電纜根數、長度對末端電壓的影響。

      模擬了雷直擊建筑物的避雷系統,強大的雷電流沿建筑物的鋼筋構架和其他金屬管線(作為避雷系統的一部分)瀉放到大地,引起建筑物接地裝置的地電位升高,對弱電系統反擊后,雷電波沿所用電線路侵入的過程。等效雷電流為100kA、10/350Ms的沖擊電流源。為了計算方便,將出線電纜等效為一種形式,將15條電纜合并成一條,討論其對另一條電纜的影響,電纜模型參數見。

      計算分為4種情況:①15條電纜線路不存在,母線上未裝SPD;②15條電纜線路不存在,母線上裝了SPD;③15條電纜線路存在,母線上未裝SPD④15條電纜線路存在,母線上裝了SPD. 3仿真結果分析31弱電系統遭受入侵波的情況首先分析計算了所用變只有1回線,電纜末端空載、帶負載的情況,結果如所示。由圖可見,電纜末端空載情況下電壓最高,也就是對弱電系統的危害最大,在后面的分析中,本文將只考慮空載情況。

      實際所用變接線繁多,這里選用了一種典型的接線,所用變有16回接線。對這些電纜末端電壓波形進行分析,發現電纜長度對波形影響甚微,而對其幅值影響較大(見)。短線(電纜長度15m)末端電壓在-1 515kV范圍波動,而長線(電纜長度256m)末端電壓變化范圍為-0712kV.總的來說,電壓幅值都不高。

      2廠電纜長度不同時電纜末端的電壓波形所用變回路數的影響見、7的計算情況是,在所用變只有1回線路時(計算采用最長長度為256m的電纜)和所用變有16回線路時,分別觀察同一回路(這里均指同一條最長的電纜)末端電壓的變化。結果發現,只有1回線時的電纜末端電壓遠遠高于有16回線路的情況,也就是說所用變回路數對限制過電壓有重要作用。

      的計算情況是,將所用電回路數由16回逐漸減到2回,這期間所用電回路中最長(電纜長256m)的和最短(電纜長15m)的兩條回路始終保留,觀察所用變回路中最長和最短電纜末端電壓幅值的變化。由圖可見,隨著回路數的增加,電纜末端的電壓幅值均急劇下降,也就是說,所用變回路數對限制過電壓幅值有著不可忽略的作用。如果弱電系統耐壓為2kV,則對于長電纜,只要回路數超過9回,電纜末端電壓就能滿足要求;對于短電纜末端在回路數超過14回時,也能將電纜末端電壓限制在2kV以內。一般所用變回路數都在1516回左右,就防止入侵波來說,應該有足夠的防御能力了。當然,對于特殊的所用變接線,還需根據具體變電所情況進行具體分析,根據實際情況合理配置SPD. 32弱電系統遭受反擊的情況在如所示的仿真計算等值電路中,首先對第2節中的第①、③兩種情況進行分析計算。這里,單根電纜長250m,15條組合電纜長130m,所用變多條接線對限制過電壓有很大的作用,電壓幅值陡度均降低近50%.盡管如此,由于計算采用100kA 10/350Ms的雷電流,電壓幅值還是很高,故必須用SPD加以限制。然后,對第②、④兩種情況進行分析計算。計算結果如所示。由圖可知,母線裝了SPD后,在電纜較長時,所用變多條接線對電壓幅值的限制作用已不明顯,這主要由于SPD的箝位作用所至。計算采用的SPD殘壓為1 5kV.而所用變多條接線使流過SPD的電流幅值有所增加并且出現振蕩(見),這是由多線的反射波造成的。

      第②、④兩種計算情況下流過SPD的電流所用變母線裝設SPD后,多條接線對SPD的保護范圍也有一定影響。如0所示,若設備耐壓為2kV(3級浪涌抗擾度),多線可將保護范圍由不到10m提高到近50m 4結論(1)對于變電所的弱電系統來說,由于有所0電纜末端電壓幅值隨電纜長度的變化用變高壓側避雷器保護,來自高壓側的雷電危害遠小于建筑物接地裝置引起的反擊產生的危害。

      如所用變在戶內,弱電設備電源端口的浪涌抗擾度達到線對地2kV,所用變每段母線上應裝設電壓保護水平不超過1 5kV、具有適當的沖擊通流容量(標稱放電電流20kA)的SPD.在所用變母線上引出的線路首端無需再裝設SPD.所用變接線方式對雷電波的幅值有影響。所用電回路數越多,過電壓幅值越低。

      所用變的多條接線(本文計算采用15條)當長度超過50m時,保護距離將增至50m以上。當所用變接線條數較多時,如所用變母線裝設SPD若不是很遠50m),則可考慮設備端不裝或少裝SPD.

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