摘要：近年来，110kv变电站gis进贤电缆末端过电压问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了110kV变电站中较为常见的关键技术。在探讨模型参数选择及仿真模型建立的基础上，结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就其仿真结果展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：110kv变电站；gis进贤电缆；末端过电压；研究
1前言
随着110kv变电站条件的不断变化，对其gis进贤电缆末端过电压提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践，并取得理想效果。基于此，本文从概述相关内容着手本课题的研究。
2110kV变电站中较为常见的关键技术
2.电网结线
目前阶段的供电线路主要是由供电线路、高压配电线路、中压配电线路以及对应的变电站以及配电站所组成。在进行电网结线的过程当中需要遵循以下几个基本原则：第一，对于高压配電网应该尽量采用较为简单的结线方式；第二，上一级的电网可以与下一级的电网实现有效融合；第三，不同电网之间应该采用标准化的结线方式。根据我国现行的电网相关标准，一般情况下标准电压的的送电电压为220kV，高压配电的送电电压为110kV，而中压配电的配电电压则为10kV。在选择结线方式的过程当中，需要根据变电站中的变压器的实际数量以及电缆的实际状况选择合适的结线方式，同时尽量采用较为简单的结线方式。如果是采用架空线路，则应该设置双向回路。而不管是采用电缆还是架空线，当配电线路当中存在着T型连接或者同时连接3个以上的变电站时，应该在线路的两侧都设置电源，但是两侧的电源之间并不是完全并列的。
2.2变电站主接线
随着电网建设技术的不断发展，目前阶段我国的变电所的主接线呈现出明显简化的基本趋势，一般情况下都是采用桥型接线的基本方式进行接线处理。与其他的接线方式相比，采用桥型接线的方式进行接线相对较为简便，同时在成本方面也相对较为低廉，在接线的过程当中并不需要复杂的技术，这种接线技术在无人值班的10kV变电站中具有极为广泛的使用。而对于110kV的变电站则可以在进线的一侧安装单相电压互感器，线路隔离开关的带电闭锁采用其余两相高压带电显示闭锁装置。如果变电站的位置与电源侧的位置相对较近时，通过经济技术指标的分析可以不设置断路器，当发生供电故障时原则开关可以直接跳出。
3模型参数选择
3.1导线参数
高压输电线上，单相雷击占大多数，因此研究中按单相雷击考虑。在仿真计算中，架空线、变电站设备连接导线均用单相的波阻抗模拟，站内导线近似认为是无畸变线，波阻抗为一常数，不计电晕影响。
3.2雷电侵入波模型及参数确定
雷云对地放电的实质是雷云电荷向大地的突然释放，但地面被击物体的电位不是取决于雷云的初始电位，而是取决于雷电流与被击物体阻抗的乘积，这相当于一个电流源作用的过程。因此，可以把雷电放电的过程看作是一个沿着一条有固定波阻抗的雷电通道向地面传播的电磁波过程。
据统计，雷电流波头长度大多在1～5μs范围内，平均为2～2.5μs。根据DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定，雷电冲击电流波头时间为2.6μs，波长50μs，幅值为5kA。因此，本文中雷电流波形采用2.6μs/50μs。对于110kV电压等级的变电站，在计算雷电侵入波的波过程中可以忽略工频电源的影响。
3.3避雷器参数设置
架空线与电缆连接处安装Y5W-100/266型号的氧化锌避雷器。根据金属氧化物避雷器的特性，选择几个特性点，以这几个点组成的曲线作为避雷器的伏安特性曲线。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4仿真模型建立
DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中规定：“与架空线路相连接的长度超过50m的电缆，应在其两端装设阀式避雷器或保护间隙；长度不超过50m的电缆，只在任何一端装设即可”，“发电厂、变电站的35kV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设阀式避雷器”。因此，仿真计算时，仅在架空线与电缆连接处即电缆首端安装氧化锌避雷器，以观察在一组避雷器配置下电缆首端、末端雷电过电压情况。根据已有运行经验，当断路器因前次雷电波侵入而断开并处于等待重新闭合状态时，变电站再次遭受雷击时常导致严重事故，因此特别考虑了这种恶劣的情况。根据断路器断开与合上2种状态，仿真模型分为2种。t1.0表示套管长度为1.0m，其他类似。模型1仿真的是上面提及的恶劣情况。
5仿真结果和分析
5.1仿真结果
在波头时间为2.6μs、幅值为5kA的雷电冲击电流作用下，电缆末端与首端雷电过电压的比值r。实线、虚线分别为模型1、2的仿真結果（r为比值；L为电缆长度）。
电缆长度约为70m时，断路器断开的情况下，电缆首端与末端的电压波形，实线、虚线分别为首端、末端电压波形。
5.2仿真分析
由于线路避雷器的作用，电缆首端的雷电过电压基本保持在避雷器的雷电冲击保护水平，即避雷器在5kA下的残压266kV的附近。在断路器断开与闭合2种状态下，电缆末端电压高于首端电压，这是由于雷电波在电缆两端多次折/反射过程中，振荡幅值增大。因此，工程设计中，避雷器应尽量靠近电缆首端，以限制电缆末端雷电过电压。
DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中规定：“电缆及其附件的全波额定雷电冲击耐压与避雷器标称放电电流下的残压间的配合系数取1.4”。可知：对于断路器合上的状态，配合系数在1.2上下浮动，小于规定配合系数1.4，表明仅在电缆首端装设避雷器即可。然而，对于模型1（断路器断开）所描述的恶劣情况，由于断路器打开，母线避雷器无法对电缆末端雷电过电压起到抑制作用，并且侵入波在断路器断口之间会发生多次反射叠加，雷击多次反射使电缆末端出现频率较高的振荡冲击波，最终导致电缆末端过电压增加。电缆首末两端最大电压比接近2.0，远大于规程规定的配合系数1.4。因此，必须限制GIS进线电缆的长度以限制电缆末端的雷电过电压。
5.3电缆长度及接线方式对过电压的影响
电缆末端电压最大值已达350kV，由此可以看出当电缆长度大于70m时，仅电缆首端装设避雷器已经无法满足保护要求，需要考虑在变电站内部再装设避雷器。此外，为了限制过电压，一般电缆线路应采用金属护套一端接地或两端接地的形式，增加电缆削弱过电压的能力。因此，在实际设计中，并非绝对按照规程中所述以电缆长度50m作为是否安装所内避雷器的依据，可以结合实际情况，综合考虑是否在GIS内装设避雷器。
运用ATPDraw仿真计算了与架空线相连的进线电缆，在雷击架空进线保护段之外的侵入波情况下，电缆的末、首端雷电过电压及比值。仿真根据实际运行经验选取断路器断开、隔离刀闸合上的状态（模型1）作为雷电波侵入计算的背景，具有一定的实际价值。分析比较模型1中不同长度电缆的末、首端雷电过电压及比值，当电缆长度大于70m时，仅电缆首端装设避雷器已经无法满足保护要求，需要考虑在GIS内部配置避雷器。实际情况中，在雷电波作用下，电缆的接线方式对削弱雷电波幅值具有一定的影响，考虑这一特性后，电缆末端雷电过电压将有所降低，因此研究结果具有一定的裕度。
6结束语
通过对110kv变电站gis进贤电缆末端过电压的研究，我们可以发现，该项工作良好实践效果的取得，有赖于对其多项影响因素与关键环节的充分掌控，有关人员应该从其客观实际出发，研究制定最为符合实际的应对实施措施。
参考文献：
[1]刘振亚.国家电网公司输变电工程典型造价.110kV变电站分册[M].中国电力出版社. 2016（10）：60-62.
[2]陈坤汉，杨道武，肖忠良，等.110kV变电站接地网牺牲阳极阴极保护设计[C].阴极保护工程技术交流会. 2017（01）：115-116.
[3]张肖青.县（市）级110kV变电所电气主接线一般模式探讨[J].浙江电力. 2016（09）：88-89.
论文作者:郝海波
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/19
标签：过电压论文; 电缆论文; 避雷器论文; 变电站论文; 雷电论文; 接线论文; 断路器论文; 《电力设备》2017年第26期论文;