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研究生:劉劼臻
研究生(外文):Jie-Jhen Liou
論文名稱:輸電系統電纜連接站之突波與接地故障特性分析及接地保護電驛設定值檢討
論文名稱(外文):Surges and Ground Fault Characteristics Analysis for CCS of Transmission System and Ground Protective Relay Setting Review
指導教授:周至如
指導教授(外文):Chih-Ju Chou
口試委員:陳昭榮蔡孟伸李清吟
口試日期:2016-06-30
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:電機工程系所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:104
語文別:中文
中文關鍵詞:雷擊、開關突波、接地故障、電纜連接站、保護電驛、地電位昇
外文關鍵詞:LightningSwitching surgesGround FaultCable Connection StationProtective RelayGround Potential Rise
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輸電系統電纜連接站為架空線路與地下電纜之連接點,系統架構及線路參數於電纜連接站呈現不連續,容易有電氣事故發生,主要為雷擊與開關突波及接地故障之事故,本文對這些事故之特性進行分析,以評估對電纜連接站之影響。此外,電纜連接站常位於民眾可接近之處,一旦接地故障造成地電位分佈而衍生之步間電壓及接觸電壓,對民眾之安全有疑慮,亦必須加以分析,以評估對人員安全之影響,並進一步檢討接地故障保護電驛之設定值是否適當。本文首先以電磁暫態分析程式之改良程式(EMTP-ATP)建構系統模型及進行雷擊、開關突波與接地故障分析,模型涵蓋超高壓變電所(E/S)及一次配電變電所(D/S),輸電線路為161kV雙回路之線路,包含架空線路、地下電纜及電纜連接站,雷擊及開關突波分析將觀察電纜連接站之電纜相電壓及地電位昇(GPR),並評估其對避雷器之影響,而接地故障主要分析地電位昇及注入接地系統之電流,再應用接地系統電磁分析軟體CDEGS分析電纜連接站接地系統之步間電壓與接觸電壓,並評估對人員安全之影響。為確保人員安全最後將針對不同電纜連接站地面敷設條件,檢討保護電驛設定值及採取相關配套措施,以兼顧系統與設備的保護及人員的安全需求。分析結果顯示,架構12在雷擊、開關突波與接地故障下,均能有效改善電纜連接站GPR、步間電壓與接觸電壓,此外CCS避雷器受到雷擊與開關突波時,有損壞的風險,建議採用更高保護等級之避雷器。
Cable connect station (CCS) of transmission system is the junction of overhead lines and underground cables. The system frameworks and line parameters are discontinue at CCS, which let the electrical faults to happen easily. This article is to analyze the lightning surges, switching surges and ground fault characteristics and to assess the impact of CCS. Moreover, CCS often located public accessible place. Once the potential distribution caused by ground faults will generate step voltage and touch voltage. The safety of the public have concerns, must be analyzed. To assess the impact on the safety of personnel and review the ground fault protective relay setting is appropriate. First of all, system modeling and analysis are based on the alternative program (ATP) of electromagnetic transient program (EMTP). The system model will cover extra-high voltage substation (E/S) and distribution substation (D/S). Transmission line is 161kV double-circuit transmission, including overhead lines, underground cables and CCS. Lightning and switching surges analysis observation CCS of cable phase voltage and ground potential rise (GPR), and to assess its impact on arresters. Ground fault analyzes GPR and current of grounding system. Based on the simulation results, a software package for grounding system analysis, named current distribution electromagnetic ground and soil structure analysis (CDEGS), is used to simulate step voltage and touch voltage of CCS. And to assess the impact on the safety of personnel. To ensure the safety of personnel, we will consider different laying conditions of CCS. Review the protective relay settings and take relevant measures in order to ensure safety of system and personnel. The results showed that structure of 12 in the lightning, switching surges and ground fault, can effectively improve the CCS GPR, step voltage and touch voltage. Moreover, when arrester struck by lightning and switching surges, there is the risk of damage, we recommend using a higher level of arrester.
摘 要 i
ABSTRACT iii
誌 謝 v
目 錄 vi
表目錄 ix
圖目錄 xii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景及目的 1
1.2 相關研究概況 1
1.3 研究方法及步驟 3
1.4 研究內容概述 4
第二章 系統架構及問題描述 6
2.1 特高壓輸電系統架構介紹 6
2.2 地下電纜架構介紹 9
2.3 保護電驛概述 15
2.4 雷擊及開關突波問題描述 16
2.5 接地故障問題描述 17
第三章 模型建立及參數設定 18
3.1 電磁暫態分析程式介紹 18
3.2 輸電系統模型建立及參數設定 20
3.2.1 345kV與161kV電源模型及其參數設定 20
3.2.2 161kV架空輸電線模型及其參數設定 22
3.2.3 主變壓器模型及避雷器參數設定 24
3.2.4 配電變壓器及負載參數設定 26
3.2.5 輸電鐵塔之突波阻抗模型設定 27
3.2.6 161kV地下電纜模組設定 29
3.2.7 電纜被覆保護裝置(CCPU)避雷器設定 31
3.2.8 電纜連接站避雷器模型 33
3.2.9 雷擊突波電流源模型 34
3.3 電纜連接站接地系統模型之建立及參數設定 35
第四章 雷擊及開關突波分析 37
4.1 架構說明 37
4.2 雷擊突波特性分析 40
4.2.1 架構1(原架構)雷擊突波特性分析 40
4.2.2 改變架構之雷擊突波特性分析與結果討論 43
4.3 開關突波特性分析 51
4.3.1 架構1(原架構)不同開關操作之突波特性分析 52
4.3.1.1 開關操作案例一分析 52
4.3.1.2 開關操作案例二分析 54
4.3.1.3 開關操作案例三分析 56
4.3.1.4 開關操作案例四分析 58
4.3.1.5 開關操作案例五分析 60
4.3.1.6 開關操作案例一至案例五比較分析 62
4.3.2 改變架構之開關突波特性分析與結果討論 63
第五章 接地故障分析 71
5.1 分析條件說明 71
5.2 架構1(原架構)接地故障特性分析 71
5.3 改變架構之接地故障特性分析與結果討論 73
第六章 電纜連接站接地系統電磁特性分析及保護電驛設定值檢討 78
6.1 分析條件說明 78
6.2 D/S接地故障電纜連接站地網電磁特性分析 78
6.2.1 架構1(原架構)電磁特性分析 79
6.2.2 改變架構之電磁特性分析與結果討論 80
6.3 人員風險 86
6.4 保護電驛設定值檢討 88
6.4.1 架構1 保護電驛設定值檢討 88
6.4.2 架構2 保護電驛設定值檢討 89
6.4.3 架構3 保護電驛設定值檢討 90
6.4.4 架構4 保護電驛設定值檢討 91
6.4.5 架構5 保護電驛設定值檢討 92
6.4.6 架構6 保護電驛設定值檢討 93
6.4.7 架構7 保護電驛設定值檢討 94
6.4.8 架構8 保護電驛設定值檢討 95
6.4.9 架構9 保護電驛設定值檢討 96
6.4.10 架構10 保護電驛設定值檢討 97
6.4.11 架構11 保護電驛設定值檢討 98
6.4.12 架構12 保護電驛設定值檢討 99
6.5 結果討論 100
第七章 結論與未來展望 102
7.1 結論 102
7.2 未來研究方向 103
參考文獻 104
[1]M. Ishii and T. Kawamura, "Multistory transmission tower model for lightning surge analysis," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 6, no. 3, July 1991, pp. 1327-1335.
[2]T. Udo, "Estimation of lightning current wave front duration by the lightning performance of Japanese EHV transmission lines," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 8, no. 2, April 1993, pp. 660-671.
[3]T. Ito, T. Ueda, H. Watanabe, T. Funabashi and A. Ametani, "Lightning flashovers on 77-kV systems: observed voltage bias effects and analysis," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 18, no. 2, April 2003, pp. 545-550.
[4]T. Yamada and A. Mochizuki, "Experimental evaluation of a UHV tower model for lightning surge analysis," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 10, no. 1, January 1995, pp. 393-402.
[5]Y. Mastumoto, "Measurement of lighting surges on test transmission line equipped with arresters struck by natural and triggered lighting surge analysis, " IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 11, no. 2, April 1996, pp.996-1002.
[6]C. J. Chou, C. Y. Lee and C. C. Chen, "Evaluation of switching surge risks on the low-voltage auxiliary system of frequent start-stop plant," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 27, October 2012, pp. 2054-2062.
[7]陳政廷,科學園區超高壓變電所雷擊及開關突波特性及其影響研究,碩士論文,國立國立臺北科技大學電機工程系,臺北,2012。
[8]鄒國彥,地下超高壓變電所接地系統開關突波特性及其影響研究,碩士論文,國立國立臺北科技大學電機工程系,台北,2006。
[9]吳孟昌,大型高科技工廠接地系統雷擊與開關突波特性分析,碩士論文,私立中原大學電機工程系,中壢,2002。
[10]C. J. Chou and C. W. Liu, "Assessment of risks from ground fault transfer on closed-Loop HV underground distribution systems with cables running in a common route," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 28, April 2013, pp. 1015-1023.
[11]黃昱中,科學園區超高壓變電所接地故障特性及其影響研究,碩士論文,國立國立臺北科技大學電機工程系,臺北,2011。
[12]陳哲樟,超高壓變電所內外接地故障之電磁特性研究,碩士論文,私立中原大學電機工程系,中壢,2007。
[13]劉志文、周至如,竹科環路供電之接地系統接地故障電磁暫態特性研究,台北:台灣電力公司,2005,第4-16-7-2頁。
[14]林南瑞,大型科技廠接地系統之接地故障之特性研究,碩士論文,私立中原大學電機工程系,中壢,2003。
[15]彭士開、黃佳文,訂定變電所接地電阻目標值,台電工程月刊,第448期,1985,第25-34頁。
[16]G. B. Niles, R. Baishiki and J. W. Dawalibi ,"Background and Methodology for Analyzing Step and Touch Potential near Transmission Structures," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 1, no.2, April 1986, pp. 150-162.
[17]M. A. El-Kady and M. Y. Vainberg, "Risk assessment of grounding harzard due to step and touch potentials near transmission line structures," IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-102, no.9, September 1983, pp. 3080-3087.
[18]F. Dawalibi and W. G. Finney, "Transmission line tower grounding performance in non-uniform Soil," IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-99, no.2, March 1980, pp.471-479.
[19]R. B. West, "Equipment grounding for reliable ground fault protection in electrical system below 600V," IEEE Transactions on Industry Applications. vol. IA-10, no. 2, March 1974, pp. 175-189.
[20]R. H. Kaufmann, "Important functions performed by an effective equipment grounding system," IEEE Transactions on Industry Applications. vol. IGA-6, no.6, November 1970, pp.545-552.
[21]SES (Safe Engineering Service&Technologies Ltd.) Users’ Manual, 2005.
[22]ANSI/IEEE-Std.80-2013, “IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding”, the Substation Committee of IEEE Power Engineering Society, New York, 2013.
[23]L. Prikler and H. K. Høidalen, "ATPDraw version 5.6 Users Manual, " 2009, Available at: http://www.elkraft.ntnu.no/atpdraw/ATPDMan56.pdf
[24]曹峰愷,特高壓輸電系統含有架空線路及地下電纜時之雷擊及接地故障特性研究,碩士論文,國立國立臺北科技大學電機工程系,臺北,2014。
[25]顏世雄,接地系統工程理論與實務,2001。
[26]朱正宏,特高壓地下環路之電纜遮蔽層及接地系統之電位及電流分布特性研究,碩士論文,私立中原大學電機工程學系,中壢,2006。
[27]張家豪,科學園區特高壓供電系統及用戶變電站之接地系統最佳整合,碩士論文,國立國立臺北科技大學電機工程系,臺北,2013。
[28]張福元,161kV XLPE地下電纜送電容量分析,碩士論文,國立中山大學電機工程學系,高雄,2001。
[29]李宏任,實用保護電驛,全華圖書股份有限公司,2007。
[30]SEL-351A Distribution Protection System Instruction Manual.
[31]黃哲威,具有自備電源系統之大型科技廠高壓與低壓系統開關突波特性及其影響研究,碩士論文,國立國立臺北科技大學電機工程系,臺北市,2010。
[32]湯和旺,特高壓輸電系統含有架空線路及地下電纜之接地故障分析及其電纜連接站地電位昇改善策略,碩士論文,國立國立臺北科技大學電機工程系,臺北,2015。
[33]朱登騰,特高壓開關設備維護與測試介紹,台電供電處,2000。
[34]傑克電機股份有限公司,突波電壓限制元件特性說明,2014。Available at:http://www.chilitomas.com/admin/uploadfiles/file__20120405172739__281777893.pdf
[35]台電公司供電處,輸電線路避雷器現行規範,2005。
[36]F. Heidler, "Traveling Current Source Model for LEMP Calculation," Proc. 6th Int. Zurich Symp. Tech. Exhib. Electromagn. Compat, Zurich, Switzerland, 1985, pp. 157-162.
[37]F. Heidler, J.M. Cvetic and B.V. Stanic, "Calculation of Lightning Current Parameters," IEEE Trans. On Power Delivery, vol. 14, no 2, April 1999, pp. 399–597.
[38]曾以能,架空輸電線路雷擊突波特性及保護策略,台電工程月刊,第741期,2010,第79-91頁。
[39]C.J. Chou, Yu-Chung Huang, Cheng-Ting Chen, “Analysis of Ground Fault Characteristics of EHV Substation in the Science Park and Affection Assessment,” Proceeding of the 32nd symposium on Electrical Power Engineering, 2011, pp.920-924.
[40]陳璟漢,考慮自備電源之特高壓供電科技廠接地故障及諧波特性分析,碩士論文,國立台北科技大學電機工程學系,台北市,2010。
[41]劉昇豪,連接架空線路之特高壓地下輸電系統雷擊及開關突波分析與風險評估,碩士論文,國立國立臺北科技大學電機工程系,臺北,2015。
[42]柯丁瑋,連接地下電纜之特高壓架空輸電系統雷擊及開關突波分析與風險評估,碩士論文,國立國立臺北科技大學電機工程系,臺北,2015。
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