论升压站的防雷保护措施

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  [摘 要]升压站的防雷是目前是升压站面临的艰巨任务,只有做好了防雷的措施才能更好的实现升压站的正常工作,本文将会对风电场的升压站中存在的问题进行分析,并对升压站的防雷提出了详细的措施,只有做好升压站的防雷保护措施才能使得升压站更好的为大家服务。
  [关键词]升压站 过电压 措施
  中图分类号:TF37.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)11-0290-01
  1 前言
  升压站是风电场中的核心,控制并协调着整个风电场中的每一部分,可见升压站在其中的作用是很重要的,对升压站的防雷措施主要有直击雷保护,侵入雷电波的保护等,本文将会对这些内容进行讲解,只有很好地了解这些解决措施,才能更好的防雷,并使得升压站更好的进行工作。
  2 直击雷保护
  2.1 直击雷的理论部分
  风电场的升压站一般是建立在地势较高并且环境比较恶劣的地方,由于升压站的规模不是很大一般是采用两种配置方式,一种是建立在户内;另一种是建立在户外。建立在户内的这种模型,通常是将中压的开关及相应的设备一般都是成套的使用,高压装置通常是采用气体绝缘交流金属封闭开关设备,并且对于主变压器一般也是设立在屋内,对于这种模式的升压站防雷措施通常是在屋顶安装避雷装置,防止直击雷;对于户外的升压站布置的方式,在防雷问题上通常是安装避雷针或是避雷针及避雷线同时进行,只有这样才能更好的保护升压站。
  2.2 直击雷中避雷针及避雷线的校核及计算
  2.2.1 单支避雷针的保护范围
  2.2.1.1 在地面上的保护半径
  保护半径:r=1.5hp
  式中的r为保护半径;h为安装避雷针的高度;p为高度影响的系数
  其中当h≤30m时p=1;30120m时,p=120.
  2.2.1.2 被保护的物体高度hx的水平面的保护半径
  当hx≥0.5h时,rx=(h-hx)P=haP
  式中的rx是在水平面hx出的保护半径;hx是被保护物体的高度;ha是避雷针的有效高度。
  当hx<0.5h时,rx=(1.5h-2hx)P式中各个参数的物理意义与上式一致。
  2.2.2 两支等高避雷针的保护范围
  对于两支等高的避雷针的保护范围的确定方法同单支避雷针的确定方法是一致的;对于三只避雷针的保护范围的确定应该采取的方法应该按照两支等高避雷针的计算方法进行确定;对于四支以上的避雷针所形成的多边形,可以先分成两个或是多个三角形然后在按照三支避雷针的计算方法进行计算,如果每一边的保护范围中bx中最小的数值大于零,这样也就说明全部的面积受到了保护。
  2.2.3 单根避雷线的保护范围
  Hx是被保护物的高度,在其水平面上每测的保护范围是:
  当hx≥h/2时,rx=0.47(h-hx)P式中的rx是避雷线两侧的保护范围
  当hx  2.2.4 两根等高并且平行的避雷线的保护范围
  两根等高并平行的避雷线的保护范围的测定也是与一根避雷线的方法一样的,其中保护范围的确定应该是根据避雷线的最高点及保护范围的最低点进行确定。其计算公式是:
  当hx≥h/2时,bx=0.47(h0-hx)P;
  当hx  2.2.5 不等高避雷针、被雷线的保护范围
  实际的生活中避雷针及避雷线都不是等高,通常其保护范围是根据以下的方法进行确定:对于不等高避雷针的保护范围通常是采取单支避雷针的计算方法进行计算的,一般是先对较高的避雷针确定其保护范围,再从低的避雷针的顶点做一条水平线与前面的保护范围由交点,将这点作为避雷针的顶点,在对低的避雷针及交点做保护范围,这样才能求得不等高避雷针的保护范围;对于多支的不等高的避雷针形成的多角形,确定其保护范围主要是采取两支不等高的避雷针的测量方法进行确定的;对于两支不等高的避雷线的保护范围的确定也是根据两支不等高的避雷针的确定方法进行确定的;对于相互靠近的避雷针及避雷线的计算保护范围的方法也可以近似的采取以上的方法,先按单支避雷针及单支避雷线来进行确定外围,对于内部的不等高的避雷针及避雷线等效为等高避雷线及避雷线,进而再确定其保护范围。
  2.3 配电装置的侵入雷电波的保护
  为了防止配电设备中有雷电波的影响,这就需要在相应的母线及接口处安装一些避雷装置来进行保护,对于避雷装置的安装中一些参数的计算一般需要考虑金属的氧化物的避雷设施与变压器间的最大电气距离来进行确定。对于有效的接地系统中的中性点不接地的变压器,通常需要在中性点上安装雷电过电压保护装置,并且最好选择金属氧化物避雷装置;对于不接地以及消弧线圈接地或是高电阻的接地系统的变压器中性点,通常情况下没有必要安装保护装置,但是在多雷电区需要安装保护装置,一般是采用金属氧化物避雷器或是碳化硅避雷器等只有這样才能更好的防止雷电波的侵入。
  3.操作过电压
  3.1 隔离开关
  在进行对空载母线的操作过程中,由于这个过程中很可能产生高频的电压,这样就需要在隔离开关的选择上有一定的要求:第一,在对升压站的空载母线进行配置的过程中,在选择隔离开关时应该选用厂开始的配电式设备;在使用隔离开关进行气体绝缘全封闭组合升压站的空载母线的过程中,这时需要对采取的方式进行校正,这样可以避免瞬间高压,同时也可以消除安全隐患。
  3.2 真空断路器
  真空断路器的操作过程中可能由于操作不当将会造成过电压,主要的过电压有以下几方面:第一,截流过电压真空断路器一般是具有良好的灭弧性能,当断开小电流时,电弧在零之前就会熄灭,这样电流的电流突然中断,其中剩余的能量将会向绕组扩散,进而转变成能量场;第二,多次重燃过电压多次重燃过电压主要是由于电源多次电容进行充电,并且在真空断路器断流的过程中,触头两侧间距比较小的时候将会在两电压叠加过程中在弧隙中发生击穿,并且一旦断路器将会使得电压瞬间升高,很可能发生第二次重燃,甚至发生多次重燃现象,并且会发生多次充放电的现象,此外触头间的恢复过程中电压也会逐渐的升高,这样很可能造成电气设备的损害。   4 计算结果
  4.1 工程初期的计算结果
  工程的建设初期单线电变运行时,线路中出现雷电现象时这样会造成站设备出现过电压的情况,一般是在线路的接口处的电容式电压互感器的电压比较高外,其他的承受的电压值都比较高,这也说明仅在接口处的进行避雷保护是不行的;在工程的初期进行双线及双变的方式进行运行时,雷电将会产生雷电波并且会在母线上在另一回路进行分流,对于这种情况可以只在避雷器的保护下进行保护的。
  4.2 建设后期的计算结果
  工程的建设后期,一般是多条路进行运行,当雷电的侵入波进入线路后将会进入升压站,这样在分流效果上是显著的,在母线不需要安装避雷器,采用的是三线三变的模式,这样将会使得变压器及避雷器上的分压不至于很高,采用四线四变的模式这样将会使得变压器及避雷器上的分压更小,由此可以了解到越高的线变,这样会使得分压减小。
  5 结束语
  在进行升压站的防雷措施的过程中,需要分析其中会出现的各种状况,只有这两样才能更好的进行升压站的防雷工作,不仅保护了升压站的稳定,安全的工作,并且也能为大家服务。
  参考文献
  [1]卢沛津,兰日峰.拉浪电站防雷系统改造[J].广西电业,2004(8).
  [2]张立刚.升压站外线开关断口防雷及避雷器的选用[J].才智,2011(16).
  [3]范娜丽.青海乌兰50MWp大型并网光伏电站电气设计[J].西北水电,2012(3).
  [4]曹书藩.江西廖坊水力发电厂升压变电站二次设备防雷方案[J].新农村(黑龙江),2012(13).1 前言
  升压站是风电场中的核心,控制并协调着整个风电场中的每一部分,可见升压站在其中的作用是很重要的,对升压站的防雷措施主要有直击雷保护,侵入雷电波的保护等,本文将会对这些内容进行讲解,只有很好地了解这些解决措施,才能更好的防雷,并使得升压站更好的进行工作。
  2 直击雷保护
  2.1 直击雷的理论部分
  风电场的升压站一般是建立在地势较高并且环境比较恶劣的地方,由于升压站的规模不是很大一般是采用两种配置方式,一种是建立在户内;另一种是建立在户外。建立在户内的这种模型,通常是将中压的开关及相应的设备一般都是成套的使用,高压装置通常是采用气体绝缘交流金属封闭开关设备,并且对于主变压器一般也是设立在屋内,对于这种模式的升压站防雷措施通常是在屋顶安装避雷装置,防止直击雷;对于户外的升压站布置的方式,在防雷问题上通常是安装避雷针或是避雷针及避雷线同时进行,只有这样才能更好的保护升压站。
  2.2 直击雷中避雷针及避雷线的校核及计算
  2.2.1 单支避雷针的保护范围
  2.2.1.1 在地面上的保护半径
  保护半径:r=1.5hp
  式中的r为保护半径;h为安装避雷针的高度;p为高度影响的系数
  其中当h≤30m时p=1;30120m时,p=120.
  2.2.1.2 被保护的物体高度hx的水平面的保护半径
  当hx≥0.5h时,rx=(h-hx)P=haP
  式中的rx是在水平面hx出的保护半径;hx是被保护物体的高度;ha是避雷针的有效高度。
  当hx<0.5h时,rx=(1.5h-2hx)P式中各个参数的物理意义与上式一致。
  2.2.2 两支等高避雷针的保护范围
  对于两支等高的避雷针的保护范围的确定方法同单支避雷针的确定方法是一致的;对于三只避雷针的保护范围的确定应该采取的方法应该按照两支等高避雷针的计算方法进行确定;对于四支以上的避雷针所形成的多边形,可以先分成两个或是多个三角形然后在按照三支避雷针的计算方法进行计算,如果每一边的保护范围中bx中最小的数值大于零,这样也就说明全部的面积受到了保护。
  2.2.3 单根避雷线的保护范围
  Hx是被保护物的高度,在其水平面上每测的保护范围是:
  当hx≥h/2时,rx=0.47(h-hx)P式中的rx是避雷线两侧的保护范围
  当hx  2.2.4 两根等高并且平行的避雷线的保护范围
  两根等高并平行的避雷线的保护范围的测定也是与一根避雷线的方法一样的,其中保护范围的确定应该是根据避雷线的最高点及保护范围的最低点进行确定。其计算公式是:
  当hx≥h/2时,bx=0.47(h0-hx)P;
  当hx  2.2.5 不等高避雷针、被雷线的保护范围
  实际的生活中避雷针及避雷线都不是等高,通常其保护范围是根据以下的方法进行确定:对于不等高避雷针的保护范围通常是采取单支避雷针的计算方法进行计算的,一般是先对较高的避雷针确定其保护范围,再从低的避雷针的頂点做一条水平线与前面的保护范围由交点,将这点作为避雷针的顶点,在对低的避雷针及交点做保护范围,这样才能求得不等高避雷针的保护范围;对于多支的不等高的避雷针形成的多角形,确定其保护范围主要是采取两支不等高的避雷针的测量方法进行确定的;对于两支不等高的避雷线的保护范围的确定也是根据两支不等高的避雷针的确定方法进行确定的;对于相互靠近的避雷针及避雷线的计算保护范围的方法也可以近似的采取以上的方法,先按单支避雷针及单支避雷线来进行确定外围,对于内部的不等高的避雷针及避雷线等效为等高避雷线及避雷线,进而再确定其保护范围。
  2.3 配电装置的侵入雷电波的保护
  为了防止配电设备中有雷电波的影响,这就需要在相应的母线及接口处安装一些避雷装置来进行保护,对于避雷装置的安装中一些参数的计算一般需要考虑金属的氧化物的避雷设施与变压器间的最大电气距离来进行确定。对于有效的接地系统中的中性点不接地的变压器,通常需要在中性点上安装雷电过电压保护装置,并且最好选择金属氧化物避雷装置;对于不接地以及消弧线圈接地或是高电阻的接地系统的变压器中性点,通常情况下没有必要安装保护装置,但是在多雷电区需要安装保护装置,一般是采用金属氧化物避雷器或是碳化硅避雷器等只有这样才能更好的防止雷电波的侵入。   3.操作过电压
  3.1 隔离开关
  在进行对空载母线的操作过程中,由于这个过程中很可能产生高频的电压,这样就需要在隔离开关的选择上有一定的要求:第一,在对升压站的空载母线进行配置的过程中,在选择隔离开关时应该选用厂开始的配电式设备;在使用隔离开关进行气体绝缘全封闭组合升压站的空载母线的过程中,这时需要对采取的方式进行校正,这样可以避免瞬间高压,同时也可以消除安全隐患。
  3.2 真空断路器
  真空断路器的操作过程中可能由于操作不当将会造成过电压,主要的过电压有以下几方面:第一,截流过电压真空断路器一般是具有良好的灭弧性能,当断开小电流时,电弧在零之前就会熄灭,这样电流的电流突然中断,其中剩余的能量将会向绕组扩散,进而转变成能量场;第二,多次重燃过电压多次重燃过电压主要是由于电源多次电容进行充电,并且在真空断路器断流的过程中,触头两侧间距比较小的时候将会在两电压叠加过程中在弧隙中发生击穿,并且一旦断路器将会使得电压瞬间升高,很可能发生第二次重燃,甚至发生多次重燃现象,并且会发生多次充放电的现象,此外触头间的恢复过程中电压也会逐渐的升高,这样很可能造成电气设备的损害。
  4 计算结果
  4.1 工程初期的计算结果
  工程的建设初期单线电变运行时,线路中出现雷电现象时这样会造成站设备出现过电压的情况,一般是在线路的接口处的电容式电压互感器的电压比较高外,其他的承受的电压值都比较高,这也说明仅在接口处的进行避雷保护是不行的;在工程的初期进行双线及双变的方式进行运行时,雷电将会产生雷电波并且会在母线上在另一回路进行分流,对于这种情况可以只在避雷器的保护下进行保护的。
  4.2 建设后期的计算结果
  工程的建设后期,一般是多条路进行运行,当雷电的侵入波进入线路后将会进入升压站,这样在分流效果上是显著的,在母线不需要安装避雷器,采用的是三线三变的模式,这样将会使得变压器及避雷器上的分压不至于很高,采用四线四变的模式这样将会使得变压器及避雷器上的分压更小,由此可以了解到越高的线变,这样会使得分压减小。
  5 结束语
  在进行升压站的防雷措施的过程中,需要分析其中会出现的各种状况,只有这两样才能更好的进行升压站的防雷工作,不仅保護了升压站的稳定,安全的工作,并且也能为大家服务。
  参考文献
  [1]卢沛津,兰日峰.拉浪电站防雷系统改造[J].广西电业,2004(8).
  [2]张立刚.升压站外线开关断口防雷及避雷器的选用[J].才智,2011(16).
  [3]范娜丽.青海乌兰50MWp大型并网光伏电站电气设计[J].西北水电,2012(3).
  [4]曹书藩.江西廖坊水力发电厂升压变电站二次设备防雷方案[J].新农村(黑龙江),2012(13).
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