引言
我国用电量的巨增及对供电的可靠性要求的提高导致电网电压等级提高及输电容量增加。电网改造中采用架空输电线路(OHL)存在架线走廊紧张、特殊地理位置不允许架设、输电线路对人体的电磁危害及对测量设备的电磁干扰等问题，采用电缆则有价格昂贵及输电容量不足(<1 GVA)的缺点，而气体绝缘输电线路(GIL)是较理想的城网输电方式。GIL可实现大容量输电因其电能损耗小、可靠性高、送电容量大、运行维护工作量小、使用寿命长、对环境影响小等优点而在世界范围内日益广泛使用。最近我国青海拉西瓦水电站的建设中也将GII。作为GIS的一段进线首次应用。
本文通过构建以GIL作为GIS出线的750kVGIL－GIS系统，分绕击输电线路和雷击杆塔两种情况计算雷电波侵入750 kVGIL－GIS系统后GIS内部各设备上的过电压，研究该系统的防雷效果，并提出相应的MOA保护方案。
1 计算模型及计算条件
考虑一回750kV出线、一组750kV主变压器(简称一线一变)接线的运行方式(此极端情况下电气设备的雷电过电压较严重)，其等效电路见图1。图中，DS为隔离开关；CB为断路器；TA为电流互感器；MOA为金属氧化物避雷器；Tr为变压器；ES为接地开关。
雷击点选取在＃1杆塔450m处。为了从严考虑，所有计算中不计电晕但考虑了地面倾角、杆塔冲击接地电阻等因素的影响。
根据等击距理论，雷电流较小时易产生绕击；雷电流超过一定的值(最大绕击电流)后则无绕击发生。结合750kV杆塔尺寸，由电气几何模型得到不同地面倾角下的最大绕击电流幅值(见表1)。
计算雷击塔顶时取雷击概率0.9%的雷电流，幅值220kA；杆塔用单波阻抗模拟，波阻抗取120Ω，波速取0.75倍光速；避雷线的等值电感取0.78μH；杆塔接地电阻Rch分别取7,10,13,15Ω。
在GIS出线端和靠近变压器处装设MOA防护雷电侵入波。考虑到靠近线路侧离雷击点较近，出线端装设的MOA取额定电压Un=648kV；变压器侧MOA则取Un=600kV(见表2)。
计算中Tr,DS,CB等均用人口电容模拟，取值分别为9000,240,276 pF。GIL用分布参数模拟，波阻抗92.68 Ω，波速2.77×108m/s。
2 计算结果及分析
用EMTPL分别算出雷电绕击输电线路时变电站内部各设备的最大过电压值μmax及流过MOA的最大电流imax的计算结果见表3。由表3可见，地面倾角增大时，变电站内部各设备的过电压值以及流过MOA的最大电流随之增加。
雷击塔顶时的计算结果见表4。可见，冲击接地电阻增大，CB和DS上的电压随之增大；流过MOA的最大电流值也越大。取Rch=15Ω，变压器上的电压波形及其频谱分析见图2，3。
由表3，4中DS,CB,Tr,TA,MOA等设备的最大过电压过电流值并参照规定可知，MOA可有效地保护设备，且自身能够正常工作。
雷电波侵入变电站时变压器侧MOA保护使变压器上的电压低于其绝缘水平，但雷电波多次反射会使变压器绕组内出线频率较高的谐振过电压而导致绕组绝缘事故。由图2、3可见，威胁变压器绕组匝间绝缘较大的高频分量幅值≤150kV，且最高频率≤400kHz。频率在几十kHz的低频分量对应的电压幅值≤900kV，远低于变压器的绕组的绝缘水平。即在变压器侧MOA的保护下，雷电过电压对变压器绕组的匝间绝缘不构成威胁。
3 GIL和OHL防雷效果的比较
OHL,GIL两种出线方式下750kV GIS内部各设备最大雷电过电压的仿真计算结果见表5，6。
由表5，6可见，GIL出线方式下的最大雷电过电压较OHL出线方式时高，绕击时最多相差约1.0kV，雷击塔顶时相差达400kV。其原因是，1)GIL的波阻抗远小于OHL波阻抗；2)GIL方式下波的多次折反射造成设备承受的电压升高。即绕击时GIL的防雷效果优于OHL；OHL被雷直击的可能性较大(而GIL几乎无此隐患)，而且GIL较OHL有着电能损耗小、可靠性高、运行维护工作量小、使用寿命长及对环境影响小等突出优点。
4 结论
a)GIL可代替OHL作为GIS的出线。
b)750kV GIL－GIS系统在GIS的进线端和靠近变压器侧装设MOA可有效的防护雷电侵入波，保证GIS内部设备以及变压器的最大雷电过电压值低于其绝缘水平。
c)地面倾角增大及冲击接地电阻增大均使变电站内设备过电压及MOA最大电流值增加。
