【分　 类】 机械与建筑工程
【关 键 词】 高海拔;线路调爬;雷电侵入波;绝缘配合
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正文：

　　因为雷电侵入波等值频率较高，维持时间很短，通常10μs左右即可算出最大过电压幅值。变压器绕组的入口电容等于绕组每单位长度的对地自电容和每单位长度的纵向互电容的几何平均值。一般随变压器容量增大而增大，约在500～5000pF的范围内。

　　其他电气设备，例如断路器，隔离开关，电磁式和电容式互感器等，在雷电波作用下，均可等值成冲击入口电容[6]，它们之间采用Clarke模型的分布参数线段相连。

　　根据以上模型建立的系统仿真图如图1所示。

　　4仿真计算及分析

　　实际工程中若在变电站2km外线路上落雷，由于进线段的作用，雷电波侵入到变电站后幅值和陡度都会大大减小，一般不会对变电站内绝缘配合构成威胁。因此，计算雷电过电压时，一般仅考虑距变电站2km以内进线段的落雷情况。本站500kV出线进线段有6基杆塔，所以本文仅考虑1～6号杆塔的落雷情况。

　　因为本期有两变两线，故分别计算了四种单线单变运行方式，此时1～6号杆塔绝缘子片数为30片，雷击在1号杆塔，计算结果如表1所示。

　　表1 各种运行方式下，各设备上的过电压

　　和避雷器上的电压、电流及吸收能量

　　运行

　　方式

　　电气设备上最大过电压(MV)

　　避雷器

　　T

　　PT

　　CVT

　　BG

　　M

　　U(MV)

　　I(kA)

　　W(kJ)

　　T1+L1

　　1.2055

　　1.1273

　　1.1065

　　1.1303

　　1.1324

　　0.998

　　18.261

　　1034.1

　　T1+L2

　　1.2041

　　1.1242

　　1.1103

　　1.1259

　　1.1292

　　0.99776

　　18.208

　　1032.9

　　T2+L1

　　1.2082

　　1.1344

　　1.0831

　　1.1303

　　1.1357

　　0.99837

　　18.34

　　1034.8

　　T2+L2

　　1.2098

　　1.1297

　　1.1229

　　1.1357

　　1.1382

　　1.008

　　18.383

　　1036

　　由表1中数据可以看出，2号主变和出线Ⅱ投运时，流过避雷器上的过电流最大，各设备上过电压最严重。因此，以下计算均以此种运行方式为例。

　　表2 增加绝缘子片数后，各设备上的过电压

　　和避雷器上的电压、电流及吸收能量

　　雷击杆塔

　　电气设备上最大过电压(MV)

　　避雷器

　　T

　　PT

　　CVT

　　BG

　　M

　　U(MV)

　　I(kA)

　　W(kJ)

　　T2+L2，绝缘子30片，雷电侵入波幅值2.042MV

　　1

　　1.2098

　　1.1297

　　1.1229

　　1.1357

　　1.1382

　　1.008

　　18.383

　　1036

　　2

　　1.0605

　　1.0265

　　1.0228

　　1.0148

　　1.0275

　　0.9623

　　10.491

　　589.16

　　3

　　0.96121

　　0.92737

　　0.9143

　　0.91665

　　0.92803

　　0.8736

　　7.812

　　444.39

　　6

　　0.85639

　　0.84182

　　0.84635

　　0.84778

　　0.8424

　　0.8163

　　6.3624

　　304.48

　　T2+L2，绝缘子31片，雷电侵入波幅值2.104MV

　　1

　　1.2293

　　1.1366

　　1.115

　　1.1487

　　1.1388

　　1.0032

　　19.394

　　1141.2

　　2

　　1.0676

　　1.0441

　　1.0416

　　1.0319

　　1.0451

　　0.96563

　　11.224

　　635.47

　　3

　　0.97326

　　0.94204

　　0.92914

　　0.93149

　　0.94264

　　0.88581

　　8.1217

　　444.39

　　6

　　0.86768

　　0.85164

　　0.85633

　　0.85835

　　0.85225

　　0.82496

　　6.581

　　325.49

　　T2+L2，绝缘子32片，雷电侵入波幅值2.165MV

　　1

　　1.2448

　　1.1477

　　1.1242

　　1.1583

　　1.149

　　1.0087

　　20.598

　　1250.6

　　2

　　1.0698

　　1.0645

　　1.0576

　　1.053

　　1.0655

　　0.96855

　　11.858

　　683.77

　　3

　　0.98482

　　0.95647

　　0.94373

　　0.94615

　　0.95712

　　0.89787

　　8.4269

　　511.31

　　6

　　0.87907

　　0.86152

　　0.86592

　　0.86854

　　0.8621

　　0.83339

　　6.7946

　　346.45

　　表2为当1～6号杆塔绝缘子片数调整为30、31、32片时电气设备上的过电压避雷器上电压、电流及吸收能量，从表可知：

　　(1)雷击点越靠近变电站，雷电过电压、过电流幅值越大。这是由于雷电侵入波在沿输电线路入侵的过程中，幅值和陡度都会不断衰减，雷击点越远衰减越大。

　　(2)随着绝缘子片数的增加，变电站内各设备的过电压和流过避雷器的过电流也随之增大。

　　(3)主变采用氧化锌避雷器，额定电压420kV，标称放电电流20kA，2ms方波电流2000A，通流实验单次吸收能量为3718.3kJ。出线采用氧化锌避雷器，额定电压444kV，标称放电电流20kA，其2ms方波电流2000A，通流实验单次实验吸收的能量约为3928.8kJ。

　　雷击1号杆塔时，当绝缘子片数为31片，避雷器吸收的最大能量为1141.2kJ，小于避雷器2ms方波的极限通流能力，避雷器上的过电流未超过20kA的标称放电电流;当绝缘子片数增至32片，避雷器吸收的最大能量为1250.6kJ，小于避雷器2ms方波的极限通流能力，但是避雷器上的过电流超过了20kA的标称放电电流。

　　雷击2～6号杆塔时，当绝缘子增至32片，避雷器吸收的最大能量为683.77kJ，小于避雷器2ms方波的极限通流能力，避雷器上的最大过电流为11.858kA，未超过20kA的标称放电电流。

　　综合考虑，当1号杆塔上的绝缘子超过31片时，原有绝缘配合系数降低，变电站内设备安全受到威胁，但2～6号杆塔增加绝缘子后，产生的过电压和过电流还比较低，可适当再增加绝缘子，因此后面的计算仅考虑增加2～6号杆塔上的绝缘子。

　　表3增加绝缘子片数后，各设备上的过电压

　　和避雷器上的电压、电流及吸收能量

　　雷击杆塔

　　电气设备上最大过电压(MV)

　　避雷器

　　T

　　PT

　　CVT

　　BG

　　M

　　U(MV)

　　I(kA)

　　W(kJ)

　　T2+L2，绝缘子39片，雷电侵入波幅值2.597MV

　　2

　　1.1123

　　1.1895

　　1.0993

　　1.1831

　　1.1908

　　0.99339

　　17.26

　　1140.3

　　3

　　1.0741

　　1.0532

　　1.0395

　　1.0376

　　1.0539

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