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2014防雷国际会议(ICLP)，中国上海1000kV固定串补防雷保护HuiCHAO武汉大学武昌区，武汉430072武汉，中国[e-mail]中国电力科学研究院海淀区，北京100192，中国北京，中国[e-mail]-juanChen中国电力科学研究院海淀区，北京100192北京，中国[e-mail]-binShen中国电力科学研究院raidian区，北京100192，中国北京，中国[e-mail]摘要-特高压串联补偿（FSC，瞬时）可以大大提高特高压系统的传输容量。特高压FSC运行的安全操作对于保证特高压系统稳定很重要。FSC的结构复杂、成本高。它需要可靠的防雷保护。它的闪电保护包括直接雷击防雷和雷电侵入波保护。直接雷击保护可以采用避雷针和地线。FSC平台的高度为12米，FSC装置的最大高度是21.7米。避雷针和接地线的配置应该需要研究。防雷电侵入波主要采用进线保护段和金属氧化物避雷器（MOA，瞬时）。在FSC线路保护部分铅车站被3个接地线保护，这可以提供有效的保护。所以，特高压串联补偿站的金属氧化物避雷器的布局是本文主要研究内容。直击雷和雷电侵入波保护要计算和检查作出适当的调整。结果表明，直接雷击，FSC应该被建筑避雷针和独立避雷针避雷针保护，因为只有避雷针的架构无法提供有效的保护。因为雷电侵入波，避雷器应安装在FSC的电路，除了MOA在变压器电路、母线及高压电抗器。在这样的MOA布局，一年超过1500次安全运行的设备要满足特高压标准的会议要求，无论FSC是否运行。关键词-UHV；FSC；MOA；Lightning1.介绍FSC技术有效提高特高压电网输电容量，增强系统稳定性，提高系统运行电压和电压沿传输线，实现大范围的资源配置，并确保与电网稳定运行。随着我国特高压电网的快速发展，在特高压交流输电系统在使用的技术。2010，以充分发挥1000kV南阳-荆门-长治特高压交流项目的输电能力，项目为扩展和固定串联补偿（FSC，瞬时）安装。一组变压器在长治站扩展。2组变压器在南阳站延长。一组变压器在荆门站。1000kVFSCS分别安装在苍南1线和南京1线，其系列补偿度40%。在苍南1线FSCS分为长治站和南阳站。每个系列补偿度为20%。FSC在南京1线仅在南阳站安装。他们被分为2种设置。系列补偿度为20%。在2011年10月，1000kV特高压中心顺利通过最终验收，标志着第一URVFSC的成功。由于FSC的重要性，复杂的结构和巨大的成本，闪电伤害事故可能影响URV电网安全稳定的运行，造成了大量的经济损失。后果非常严重。所以必须要有可靠的雷电防护措施。对URVFSC站防雷主要来自于两个方面。一个是直接雷击闪电。雷击直接在FSC站，造成设备损坏。另一个是雷电侵入波，包括反击雷闪络和绕击。反击是闪电打击塔和地线引起绝缘子闪络。绕击是雷击导线。然后，波沿导线传送等设施和FSC，导致绝缘损坏。所以防雷有两方面。一是直接雷击防雷。另一个是雷电侵入波保护。计算和分析主要用在直行程的防雷和雷电侵入波保护上。这可为防雷设计提供依据应站。首先，功能和结构应应介绍。然后，FSC直接雷击检查和调整。最后，雷电侵入波计算方法和建模方法，阐述了FSC站过电压。通过这种方法，计算了长治站和南阳站的后击雷和绕击的故障率。确保一年装置安全运行。对保护方案进行了验证。2.TheUHVFSCFSC的高压电路图如下图所示。DS是隔离开关。DS1和DS2是FSC的断开开关。ESI和ES2是FSC的接地开关。C是串联电容器组。MOV是金属氧化物压敏电阻。间隙是火花间隙。电感，线性电阻，和非线性电阻moyr形成阻尼电路。BPCB是断路器。C是由MOV和间隙保护。当故障发生在区域外的线路时，MOY不但可以限制过电压，也保证C不在操作外动作。当故障发生在区域内的线路，MOV能被间隙保护。而且GAP可以降低两侧电压线断路器的暂态恢复电压。3.直接雷击保护A.FSC只受建筑上避雷针结构保护。当FSC的保护只有通过建筑的避雷针上，保护区域则是A区如图2所示。h是避雷针高度。D是两个避雷针之间的距离。HX是装置的高度。RX是HX平面上的保护半径。HO为两个避雷针之间上边缘的最低高度。BX是两避雷针之间的保护区的一个侧面的最小宽度。图2等高避雷针保护区在长治和南阳的FSC站，HX的最大高度是21.7m。避雷针的高度在63至70米。HX＜0.5h。RX根据计算公式（1）和（2）得出。P是高度系数。rx=(1.5h-2hx)PP={1ℎ≤30𝑚(1)5.5√ℎ30𝑚ℎ120𝑚;ℎ≥120𝑚时，取ℎ=120𝑚结果表明，RX在35～41m之间。但FSC和避雷针之间的最大距离大于70m。FSC是载保护区以外的，并不能有效的保护。独立避雷针应添加在FSC。FSC应该是由建筑上的避雷针和独立避雷针共同保护。B.FSC由建筑上的避雷针和独立避雷针共同保护当FSC在建筑避雷针和独立避雷针之间，保护区域为图2所示的B区。为了保护FSC，两者之间的距离不能超过199m。通过FSC站的设计，D的最大数值在长治站约为97m，D南阳站的最大值是大约是162m。均小于199m。FSC是在避雷针的保护区之内的。h0=ℎ−𝐷7𝑃(3)4.雷电侵入波保护A．FSC建模在模拟交换机里，像BPCB，DS，DS1,DS2，ES1和ES2这样的开关，可以由入口电容来模拟。L，C和R可以直接通过电感、电容和电阻来模拟。MOV和MOVr可以由非线性电阻来模拟。耐药。GAP是由电容来模拟的。此外，FSC平台与大地之间的电容也应考虑在内。电容可以简化为面板电容器，这可按公式来计算。Er是介质的相对介电常数。Eo是真空介电常数。S是FSC平台区域。D是FSC平台高度。通过公式（4），电容大约是195.6pf。C=𝜀0𝜀𝑟𝑆𝑑(4)B．其他1000KV装置模型（1）1000KV特高压交流装置在FSC站1000kV特高压设备像变压器，反应器，电压互感器等可以由入口电容来模拟。这些已经列举在了表1表一.（2）安装在装置和250和4*NAHLGJQ-1440的GIS管母线之间的连接线用于连接装置。它们的波阻抗可以按公式（5）计算。Z=60×ln(2ℎ𝑟𝑒)(5)在公式（5），H为导线的平均高度，大约是18至48米。re是电线的等效半径，可由公式（6）计算得出。re=√𝑁𝑟𝐴𝑁−1𝑁(6)在公式（6）中，N是一束线。r是半径。A是导线外接圆半径，可通过公式A=d/2sin（π/N）计算得出。d是分裂导线中的距离。安装连接导线的波阻抗为340至400Ω。考虑电晕，波阻抗下降了约10%，大约是305至360Ω。GIS管道也可以由波阻抗模拟，可通过公式（7）计算得出。𝑍𝐺𝐼𝑆=60ln(𝑅1𝑟1)(7)R1是GIS套管内径。r1是GIS管道内导体的外半径。在长治站和南阳站，R1为880mm，r1为180mm。波阻抗大约95Ω。SF6的相对介电常数接近1。波速约为300m/μs。（3）输电线路、塔和传动间隙。传输线类型为8×lgj-500/35，其分间距为400mm。地线型jlb20a-170和opgw-175。三接地线安装在进气管路上。塔型和冲击接地电阻值可以查阅参考[6]。传输线可以通过LCC模块的J.Marti模型来模拟。而塔则采用多波阻抗分段模型进行模拟。间隙放电由U5O%电压控制开关模拟模型。C．建模和雷电入侵波参数雷电侵入波由并联斜波电流源与雷电波阻抗一起模拟。源的波前时间2.6μs和波尾时间为50μs。雷电流幅值的概率分布，I0，可由公式（8）计算得出。𝑃1(𝐼≥𝐼0)=10𝐼088(8)反击雷闪络的波阻抗为300Ω，屏蔽失效为800Ω。D雷电入侵波过电压的计算方法利用电磁暂态程序（EMTP，瞬时），可以计算长治站和南阳站的雷电侵入波过电压。考虑波动衰减，只需要计算变电所附近的闪电。闪电包括回闪和屏蔽失效。在闪电的瞬间，系统电压是在一个峰值，并具有反向极性闪电电流。（一）反击雷闪络首先，应计算出使装置损坏的最小雷电电流，可以根据公式（9）计算回闪的故障率，此公式常用来计算雷击跳闸率。{𝑁𝑏𝑓=𝑁𝑠𝜂𝑔𝑃1𝑁𝑠=𝑁𝑔(28ℎ0.6+𝑏10)=0.023𝑇𝑑1.3(28ℎ0.6+𝑏10)𝜂=[4.5(𝑈𝑛√3𝐿𝑑)0.75−14]×10−2（9）在公式（9），Nbf是在输电线路上每100公里受到回闪影响的年跳闸频率。NS是每100公里年雷击次数。Ng每平方公里年闪电频率。Td年平均雷暴日。h是接地线平均高度。b是接地线的间距。η是持续电弧概率。Un系统额定电压。Ld是绝缘子间的绝缘距离。g是杆率。P1是闪电能承受反击雷闪络的概率，并可以通过logP1=−𝐼88来计算。当雷电过电压对装置的作用大于他们的绝缘强度，安装损坏。长治站在高空变压器和反应装置的绝缘强度为1907kv，其他设施是2034kv。南阳站在低空，变压器和反应装置的绝缘强度为1957kv，和其他设施是2087kv。（2）屏蔽失效首先，使装置损坏的最小的雷电电流要被计算。最大雷电屏蔽故障电流需要考虑。屏蔽失效率用电几何法来计算。（3）每年总的故障率及安全操作年总故障率分为反击雷闪络故障率和屏蔽故障率。总故障率的倒数就是年安全操作年。参考[6]，安全操作年在特高压变电站安装不应少于1500年。在计算中，有两种最苛刻的操作模式被考虑在内，一种是每行一个变压器的运行方式。另一种是一线线路运行方式。一线操作模式是指断路器和隔离开关被打开关闭。一线操作模式还没有考虑在500kV和750kV的变电站。特高压变电站研究了该模式因为它很重要。