220kV AIS变电站避雷器至主变距离保护的研究

　　1 引言

　　据国家电力公司统计， 由于雷击过电压造成变压器绝缘损坏的事故比较多， 其主要原因是避雷器对过电压的保护不完善[1]。 多年来，我国发、变电站的雷电侵入波过电压保护主要靠设置进线段保护和在站内安装避雷器。但是随着城市电网的发展，电力电缆和氧化锌避雷器依靠自身独特的优点越来越广泛地被人们所应用[2]，在这种接线比较特殊和复杂的情况下， 避雷器至主变最大电气距离与过去规定的有所不同。因此，通过分析计算找出过电压分布规律可为变电所设备的绝缘设计和避雷器布置方案提供重要依据[3]。

　　2 接线方案与模型参数

　　ATPDraw 是应用较广的数字式仿真电磁暂态现象软件， 基于图形化界面使其在使用中非常方便准确。 在研究中，雷电模型、输电线路模型及避雷器模型均根据参数特点自己定义，变电站内设备，如变压器、 隔离开关、 断路器和互感器等在雷电波作用下,均用等值冲击入口电容表示。

　　按照发、变电站典型的主接线，计算需分下面几种情况进行考虑。(1)全部进线均为架空输电线的敞开式变电站。(2)架空线经电缆线路接到敞开式变电站。 文献[4、5]中提到目前高压系统中普遍采用的电容式电压互感器(CVT)，由于本身含大量的储能元件，对系统会产生一定的影响，所以为了准确还需将有无 CVT 的影响考虑进去。文献[6]虽然计算了情况(1)下进线避雷器对主变的最大保护距离，但未考虑CVT 的影响。 文献[7]以实际工程为例，通过定性地分析得出了电缆长度及避雷器布置对过电压有一定的影响，但未进行深入定量的研究。 情况(2)国内外学者对其研究较少。为了使模型更具有代表性，本文中选用澜沧江中下游河段景洪市境内景洪水电站内的各设备参数，具体参数见表 1、表 2 和表 3。

　　由于雷击变电站的几率极小， 只考虑站内由侵入波选取不合实际而带来的误差。 为了使模型更精确，笔者将站内外情况结合起来，站内导线近似为无畸变线，波阻抗为一常数，且不计电晕影响[8]。 选取分布的概率 幅值 240kA,波形为 2.6 / 50μs的雷电流进行仿真研究。

　　3 模型建立与结果分析

　　3.1 敞开式变电站

　　图 1 为敞开式变电站接线简图，根据 CVT 的有无提出两种方案：a1 为有 CVT 的敞开式变电站;b1为无 CVT 的敞开式变电站。

　　两种方案的仿真结果如图 2 所示， 图3 是在二种方案下改变避雷器至主变的距离， 主变上最大过电压与距离的关系。 虚线是指在冲击绝缘水平下避雷器与主变的最大距离。