发电厂及变电站作为电能的生产者与运送枢纽,在电力系统中扮演重要的角色。日常生产中,电力设施容易遭受多种过电压的影响,而其中由雷电流引起的过电压占较大比例,这对电力系统的安全与稳定运行造成了巨大威胁。此外,故障发生后的电气设备无法进行绝缘的自恢复或快速更换,这使得保护用电设备免受过电压故障侵扰显得尤为重要。避雷器作为电气设备保护设计的重要环节,其绝缘配合与配置方案将直接影响作用于设备的过电压水平和设备间安全距离的选择。因此,为确保电力系统的正常运行,必须正确选择避雷器参数,合理设置其数量和安装位置,将发电厂及变电站在故障工况下的过电压水平限制在绝缘强度允许范围内。本文的主要工作从以下几个方面开展。为进一步验证避雷器安装对雷电过电压作用下发电厂及其配套变电站运行稳定性的影响,本文在分析并总结发电厂及变电站内电气设备电磁暂态等值数学模型的特点后,运用电磁暂态仿真程序建立符合现场实际情况的仿真模型。并且根据仿真程序的计算结果,对比有无避雷器安装条件下,发电厂及其配套变电站遭受雷电流侵扰的各重要电气设备的过电压水平,验证了避雷器的保护效果。通过改变避雷器的安装位置,对重要电气元件的节点过电压峰值进行统计,从而验证避雷器安装位置对过电压分布的影响。归纳出避雷器安装位置对不同节点过电压水平影响趋势,初步对发电厂及变电站内避雷器的安装位置进行优化选择。通过对雷电过电压作用下发电厂及配套变电站运行情况进行仿真模拟,特别是避雷器安装位置对过电压分布影响的讨论,本文提出了一种兼顾经济性和安全性的避雷器安装位置的优化目标,即以电气设备的重置成本为参考,设置发电厂及变电站内各节点的权重,对各节点的故障风险进行加权平均计算得到系统总风险,并使总风险降至最低。该方法依托于所建立的仿真计算模型,以一定安装距离为步长,对避雷器安装方案进行枚举,通过仿真计算得出每种安装方案下的发电厂总体风险,从而选取总风险降至最低的避雷器的安装位置优化方案。由于发电厂及变电站结构的复杂性,在已知各元件参数的条件下计算节点电压难度较大,基于上述不同避雷器安装位置对应的总风险,本文采用神经网络算法对避雷器安装位置与系统风险间的函数关系进行拟合,并针对本案例对多种神经网络的拟合结果进行网络结构、计算速度、拟合精度方面的对比,最终选择广义回归神经网络。在建立相应的神经网络结构后,采用适用于多目标的遗传算法进行优化计算,所得最优避雷器安装位置的配置方案较前者具有更高的精度,可以大幅减小仿真计算的工作量。在此基础上,对避雷器的安装型号进行统一化处理,得出可减少变电站出线端口处避雷器的数量优化方案,从而实现避雷器配置方案的完整优化过程。本文进一步验证了避雷器安装对发电厂及其配套变电站稳定运行的保护效果,并提出了在雷电流影响下,兼顾安全因素与经济因素的避雷器配置方案的优化方法,为今后避雷器的配置、电力设施结构设计提供了参考。