GIS变电站进线电缆雷电过电压影响因素分析

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(南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司，南京 211106)

0 引言

相较于传统敞开式变电站，气体绝缘变电站(GIS)电缆占地面积小、技术先进、运行可靠、维护方便等优点[1]，得到了广泛应用。相关统计数据表明[2]，雷电对变电站具有较为严重的危害。一旦GIS变电站内变压器发生绝缘击穿，将严重影响电力系统安全稳定运行。雷电对变电站的危害方式主要是雷电直击和雷电波侵入，其中雷电波侵入危害最为严重[2]。

GIS变电站常采用架空线-埋地电缆混合方式电源，国内外针对变电站进线电缆的雷电侵入波过电压危害开展了大量研究，包括过电压暂态特性分析[3]、杆塔参数和雷电参数影响分析[4-5]、采用避雷器[6]防护效果等，研究结果为GIS变电站的侵入波防护提供了大量参考。但是相关研究对进线电缆参数，如电缆长度、电缆绝缘参数等。目前埋地电缆主要选取XLPE电缆[7]，但仍存在选用其他类型电缆情况[8]，也需要分析不同电缆类型的影响。对相关影响因素综合研究，对于确保GIS变电站的安全可靠运行具有重要意义。

笔者利用ATP-EMTP[9]搭建220 kV GIS变电站模型，计算线路发生反击情况下变电站进线电缆末端侵入波过电压，分析不同接地方式和安装避雷器方式下的防护效果，讨论进线电缆长度、线芯导电率、绝缘材料相对介电常数等参数对暂态过电压的影响。

1 仿真模型

1.1 雷电流模型

IEC认为Heidler函数[10]模型较为符合通道底部电流，推荐在雷电防护理论研究中采用该函数，具体表达式如下：