屋內型配電變電所引入設備絕緣耐壓之研究-1_A study of Insulation Strength for Incoming Apparatus to Indoor Type Distributed Substation-1

摘要

現行台電公司有部分的屋內型變電所外線引入方式是從屋外輸電鐵塔經地下電纜引入變電所。在變電所之系統設計上，設備絕緣等級是採用傳統固定式的基本雷擊脈衝準位(BIL)來作為規範，而避雷器是固定安裝於地下電纜的入口端的位置。如此設計是否能充分達到防雷保護的目的?本文將探討這些台電既有的防雷設計理念的妥適性及合理性。

本文利用電磁暫態分析軟體(ATP-EMTP)模擬雷擊的產生，建構系統模型，並以台電某一次配電變電所(D/S)為本文模擬的案例變電所，模擬分析避雷器於不同的模擬狀況下各設備端的耐受電壓的變化，加以記錄並進行分析、比較，結果顯示系統規劃前經ATP-EMTP軟體的模擬分析是項重要的程序，以模擬結果選擇適當的避雷器安裝位置，依標準系統分類來選擇設備絕緣等級較為合理。

Abstract

Nowadays, the incoming transmission lines to TPC’s indoor substation come from transmission tower via underground power cable. In general, the power engineer adopts fixed value of Basic Lightning Impulse Level (BIL) as equipment specification, and put lightning arrester at the joint of tower and underground cable. The study would like to verify the suitability of traditional way. Moreover, properer approach would be proposed in the thesis.

Electromagnetic transient simulation software (ATP-EMTP) is used to simulate the lightning transient phenomenon by modeling system components model for example substation. The simulations under a variety of conditions are traced by recording stress voltage at each sampling point. Obviously, using ATP-EMTP to simulate is a very important procedure before system design. The simulation result would be helpful to select the location of lightning arrester and BIL value of equipment instead of the fixed BIL of traditional approach.

I.  前言

變電所已由屋外型開放式的傳統變電所演進到屋內型的現代變電所，不但可以配合與市容景觀協調，而且可以避免傳統式變電所電力設備直接遭受雷擊的危險，提高供電的可靠度，但並不代表所有屋內型變電所就可以不受雷擊的威脅。

台灣是屬於多雷區^[1]，雷擊產生的脈衝突波是暫態過電壓，最大波峰電壓可達數百仟伏以上，這種瞬時高電壓對電力設備的絕緣造成非常大的衝擊，每年雷擊事故時有所聞，因此，須加強設備及系統防雷措施。

當變電所外鐵塔遭受雷擊時，產生的逆閃絡 (Back Flashover)^[7]雷擊過電壓可能沿著傳輸電力線進入變電所，這種突昇的電壓突波對電力設備的絕緣具有嚴重的破壞力，這種非直接雷擊容易使設計者疏於防範，本文希望能藉由模擬方式讓大家對此雷害有進一步的認識。