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表2 雷击模拟情况与开关状态对应关系
2 特高压直流线路雷击暂态过程
2.1 非故障性绕击暂态分析
发生非故障性绕击时,相当于在线路上直接合闸一直流电流源。本文在正极线路上加载幅值为
15 kA的负极性雷电流进行非故障性绕击仿真,保护安装处两极电流和电压的暂态过程如图3、4所示。由于行波色散和衰减特性,图3保护安装处雷击极暂态电流幅值峰值远小于雷电流幅值,即为约5.4 kA,波形与接地故障类似;非雷击极电流感应暂态电流与雷击极方向相同,幅值约为3.2 kA,且恢复速度快。二者在雷电流作用过后恢复额定值。
图4为非故障绕击的电压暂态过程,起始阶段,由于电磁耦合作用两极电压暂态量呈现出对称关系,后在雷电流作用阶段雷击极变化情况与雷电流极性一致,非雷击极上也感应出相同极性的电压暂态量,雷电流过后两极电压对称波动,最终两极电压电流均回到正常运行水平。
图3 15 kA绕击时保护安装处电流暂态过程
图4 15 kA绕击时保护安装处电压暂态过程
2.2 故障性绕击的暂态分析
故障性绕击本质为接地故障,本文在正极线路上加载幅值为40 kA的负极性雷电流进行故障性绕击仿真,保护安装处两极电流和电压的暂态过程如图5、6所示。暂态波形由接地故障响应与雷击响应2部分叠加组成,由于雷电流幅值较大而成为主要影响因素,接地故障响应特征并不显著,这也成为行波保护区分故障性绕击和非故障性绕击的难点。
如图5,雷击极电流暂态峰值较大,约为8.5 kA,
并在雷电流作用过后降至零;而非雷击极峰值约 4.1 kA,并在微小波动后回到正常值,总体波动幅度与非故障绕击时相比仅有小幅增长。
如图6,电压暂态过程在起始阶段,两极电压变化方向相反,但幅值不等,雷击极峰值为-1.32 kV,
而非雷击极峰值为1.71 kV。在雷电流作用阶段,二者变化方向与雷电流极性一致。最终非雷击极电压恢复正常,而雷击极电压在零轴附近波动。
图5 40 kA绕击时保护安装处电流暂态过程
图6 40 kA绕击时保护安装处电压暂态过程
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