线路杆塔对雷电流分布和浪涌响应的影响

为解决现有回击模型在架空线路防雷性能计算时与实际情况分歧极大的问题，首先根据传统回击模型考虑线路杆塔与雷击通道以及杆塔与大地之间的反射，分析了杆塔对其电流分布及浪涌响应的影响，然后通过实例计算雷击电力杆塔雷击电流分布及其浪涌响应，总结出雷击通道回击模型以及杆塔电流分布的变化。分析表明，输电线路杆塔高度越高杆塔顶部浪涌响应越大，而杆塔波阻抗越小杆塔中入射雷电流越小，且最终相应地影响输电线路防雷性能。     

基于数值电磁场仿真计算的电力杆塔雷击浪涌响应研究

在分析天线电磁场理论的基础上,利用由该理论建立的数值电磁场仿真程序,计算了电力输电线路杆塔浪涌响应,并与传输线理论计算的浪涌响应进行了对比,证明采用数值电磁场方法计算杆塔雷击浪涌响应是可行的,可以用来计算雷击杆塔时架空线路上的感应过电压值。     

山区220 kV新型错层横担直线塔防雷性能研究

针对山区地形坡度影响输电线路杆塔防雷性能的问题,为降低山区输电线路的雷击跳闸率,设计了一种220 kV新型错层横担直线塔。分析了错层横担直线塔在不同坡度条件下的防雷性能,确定了错层横担杆塔在山区地形的可行性,建立了新型错层结构杆塔的多波阻抗模型及其接地体等效电路模型。基于PSCAD软件搭建了错层横担杆塔的整体模型,仿真计算出了杆塔的反击跳闸率;建立了适用于新型错层杆塔求解绕击跳闸率的电气几何模型,并推导了求解的计算公式;分析比较了错层横担杆塔在几种坡度条件下的雷击跳闸率的数据结果。通过常规杆塔和错层杆塔的雷击跳闸率对比发现,错层横担结构有效地提高了杆塔的耐雷水平。研究结论可为山区错层横担杆塔输电线路防雷设计、防雷改造以及线路运行和维护提供参考。     

雷击特高压直流杆塔暂态特性分析

雷击杆塔时的暂态特性分析对于输电线路防雷设计有十分重要的意义,本文以±800k V直流输电线路为例,利用EMTP暂态仿真软件建立高杆塔的连续多波阻抗模型以及基于杆塔主体的细化分模型,构建了直流输电线路的简化模型,分析了雷电流幅值以及雷电波陡度对塔顶电位和绝缘的影响并计算了反击耐雷水平。结果表明,杆塔分段更细时塔顶过电压幅值更低,雷电流波的陡度与高杆塔的防雷密切相关。雷击杆塔时,正极导线绝缘子串两端的电压始终高于负极导线绝缘子串的电压,正负两级导线的绝缘表现为不平衡绝缘,直流工作电压的影响不可忽略。     

特高压输电线路杆塔雷电流分布的仿真

为了更深入掌握雷击特高压(UHV)输电线路杆塔时雷电流分布的特性,对特高压输电线路杆塔雷电流分布进行了仿真。首先建立了简化的2层杆塔模型,使用矩量法(MOM)进行了雷电流分布计算并通过了实体模型的试验验证。然后在此基础上,根据实际参数建立了特高压输电线路猫头塔的仿真模型,分别就4种雷电流波形和3种不同雷击位置情况下杆塔内的雷电流分布进行了仿真计算。结果表明:雷电流波形越平缓,通过避雷线流向其他杆塔的电流就越多,反之亦然;波前时间的上升导致斜撑流过的电流比例增大;雷击点的改变对雷击点附近的电流分布影响极大并将改变部分导体内电流的方向,但随着导体与雷击点间距离的增加,导体上通过的雷电流受雷击点位置的影响减小,且雷电流分布随着该距离的增加而趋于均匀;杆塔内不同部分的雷电流峰值时间不同,将其幅值直接求和得到的结果大于注入的雷电流总幅值。该研究工作加深了对雷击特高压输电线路杆塔时雷电流分布特性的认识,也为雷电流监测装置的安装提供了参考。     

基于LPTL的220kV交流同塔双回输电线路反击性能研究

为了对220kV同塔双回线路反击耐雷性能主要影响因素进行更为深入的分析,指导输电线路防雷改造,采用输变电设备防雷计算工具LPTL,建立了适合同塔双回线路的反击仿真模型,其中采用多导体常参数分布波阻抗模型等效杆塔,和采用先导法作为绝缘子闪络判据模型来判断绝缘子串的闪络,分析了杆塔高度、接地电阻和土壤电阻率对杆塔反击防雷性能的影响,分别计算了反击耐雷水平和反击跳闸率。最后运用LPTL对某雷击跳闸进行了实例分析。计算结果表明,上述因素对杆塔防雷性能有较大的影响。     

改进EGM模型对特高压输电线路的适用性与验证

为了更准确地分析我国特高压输电线路雷电绕击屏蔽性能,基于我国长空气间隙放电试验数据和雷电回击观测数据,建立考虑地形条件的适应于大尺寸输电线路雷电屏蔽性能评估的改进电气几何模型(electric geometry model, EGM)并进行验证,将击距公式修正为rs = 0.13(I 2+ 40I)0.814。改进EGM模型对超、特高压输电线路三相导线的雷电绕击率计算结果与日本实际线路雷击观测数据及我国平原、山区特高压输电线路雷击模拟试验数据具有一致性,验证了改进EGM模型的适用性。采用改进EGM模型评估了杆塔型式、山坡陡度对我国特高压线路绕击跳闸率的影响。计算结果表明,采用SZ322型杆塔的绕击跳闸率高于采用SZT1型杆塔,且特高压线路绕击跳闸率随山坡陡度的增大而增大。EGM模型的修正以及计算方法的优化,对我国特高压输电线路雷电屏蔽性能的设计具有一定的指导意义。     

雷击超高压交流输电线路对埋地输油输气管道的电磁影响

以甘肃河西750kV交流输电线路为例,深入研究和解决了超高压交流输电线路遭受雷击时对邻近输油输气管道的电磁影响问题。通过建立EMTP时域仿真计算模型,获得了雷击输电线路杆塔时避雷线电流和杆塔入地电流的分布特性以及杆塔冲击接地阻抗、雷击点位置等对避雷线电流和杆塔入地电流的影响规律。基于线矩量法计算模型,仿真研究了线路与管道平行接近时管道电位、涂层电位和防腐层电压的分布特性和衰减规律,归纳推导了线路与管道交叉跨越时管道防腐层电压的简化计算公式,该公式可以考虑雷电流幅值、管道类型、土壤电阻率以及管道至杆塔接地体距离的影响。结合3层聚乙烯(PE)防腐层的雷电冲击耐压限值,得到了不同幅值的雷电流作用下满足防腐层耐压限值要求的管道与杆塔接地体的允许接近距离,为今后电力工程和油气管道工程的建设提供了重要的参考数据。     

220 kV输电线路现场冲击试验暂态特性分析*

输电线路的雷击暂态特性对防雷工作具有重要指导意义,由于杆塔的尺寸大,对其进行试验的难度较高,因此目前对输电线路的雷击暂态研究主要为仿真计算,对真型线路的冲击试验研究较少.为此对220 kV线路进行了现场冲击试验,测量了注流塔和相邻塔的冲击响应,得到冲击电流下线路的电流分布及塔身的电压响应.结果表明:塔身电压主要取决于杆塔接地阻抗;杆塔不同部位的电流波形不同,流入接地装置电流的波头时间最短,流入地线电流的波头时间最长;地线的数量会对分流结果产生明显影响,当地线数量由1根变为2根时,试验得到注流塔的地线分流比由34％变为42％.     

雷击地线档距中央的反击性能分析

超高压输电线路高杆塔、大档距、交叉跨越、同塔多回、导线换相等应用越来越多,因雷击地线档距中央造成反击跳闸、地线断线等事故也较多,故研究输电线路档距中间反击耐雷性能有重要意义。利用PSCAD软件建立220 kV输电线路仿真模型,包括架空线路模型、杆塔的多波阻抗模型以及雷电流模型,从雷电流大小、雷击点位置和档距大小三方面,利用相交法和先导法计算分析了雷击档距中间地线时线路的反击耐雷性能,并用实例进行了验证。结果表明,校核线路雷击地线档距中央耐雷水平时,应以雷击档距中心位置为准,并考虑档距大小、杆塔塔头结构等因素影响。     

架空线路上场线耦合感应电压计算中杆塔迎面先导高度的影响研究

雷击通道电磁场对架空线路耐雷水平的影响是与杆塔或雷击物的迎面先导高度有关的,采用IEEE推荐的雷击电磁场数值计算程序,计算分析了不同高度迎面先导时架空线路上的感应电压,通过与实际运行的情况对比,确定了不同杆塔高度,其迎面先导高度不同,相应的感应电压计算公式不同。虽然迎面先导高度也与雷击电流大小有关,但在同样大小雷击电流情况下,必须有针对性地采用与杆塔高度相适应的迎面先导高度,才能计算出合理的感应电压。     

750kV单回和同杆双回输电线路反击耐雷性能

利用ATP-EMTP仿真程序对单回和同塔双回750 kV输电线路典型杆塔的反击耐雷性能及其影响因素进行了仿真计算研究。研究中杆塔采用了多波阻抗模型,考虑了雷电波在杆塔中的传播速度、杆塔呼称高度及杆塔接地电阻等因素的影响,采用统计法确定750 kV超高压线路的反击耐雷性能。研究结果表明:杆塔中的传播速度影响不可忽略;随着杆塔高度的降低,冲击接地电阻的减小,线路反击性能增强;导线排列方式和档距的变化,对线路反击性能影响很小;对于ZB329和ZGU315型杆塔,仅其单回反击跳闸率都会高于预期雷击跳闸率,因此在建设750 kV输电线路时,需要认真计算研究输电线路的反击耐雷性能。     

特高杆塔的多波阻抗模型设计及雷击暂态特性分析

在特高杆塔遭受雷击的暂态过程中波过程占主导地位，因此特高杆塔的防雷设计与普通杆塔有本质区别，传统杆塔模型也不能套用在特高杆塔雷击暂态特性计算中。文章对国内外已有波阻抗杆塔模型做简要介绍，并在此基础上提出一种新的改进特高杆塔波阻抗模型，该模型考虑到塔身不同处波阻抗不同，将塔身分为多段分别计算波阻抗值。对雷击时暂态过程的分析说明新波阻抗模型更符合雷击时的实际情况，并应用该模型仿真分析了波阻抗、接地电阻及避雷线对特高杆塔雷击暂态特性的影响，为特高杆塔防雷设计提供了参考依据。     

云广±800 kV特高压直流输电线路耐雷性能研究

国内外运行经验表明，雷击是造成输电线路跳闸的主要原因。基于杆塔的多波阻抗模型和基于先导发展的雷电屏蔽模型，分析了云广±800 kV特高压直流输电线路的反击、绕击耐雷性能及其影响因素。结果表明：随着杆塔高度的降低，冲击接地电阻的减小，线路反击性能增强；随着保护角的减小，地面倾角的减小，海拔的降低，线路雷电屏蔽性能增强；引起特高压输电线路雷击故障的主要因素是雷电绕击，建议特高压输电线路采用负保护角运行。     

架空输电线路雷击感应过电压耦合机理及计算方法分析

目前国内雷击杆塔时的电感模型计算方法与国外通用的波阻抗计算方法有很大不同，计算结果出入较大。文章探讨了雷击架空线路附近地面(感应雷)与雷击杆塔时架空线上产生的感应过电压的异同点，认为二者，一个主要是电磁场的耦合，一个主要是线路的耦合；但雷电对架空线的影响都体现在雷电通道中电流和电荷对架空线的影响。场路耦合是统一的，实际应用中不能重复计算这两种影响。此外电感模型的计算误差是由电感对电流的微分响应造成电压损失产生的。并用工程实例计算结果证明了上述结论的正确性。     

1000kV交流特高压输电线路的防雷保护

利用研究输电线路雷电性能的自编程序LLPP,对UHV输电线路的雷电性能进行研究。介绍了对UHV输电线路避雷线屏蔽性能的研究结果和改进建议,并对UHV输电线路雷电反击耐雷性能进行计算。交流特高压输电线路的运行经验表明:特高压输电线路仍有相当的雷击闪络跳闸,初步分析是因避雷线屏蔽失效而致;杆塔较高和导线上工作电压幅值大,可能是较重要的因素。在工程设计中,对耐张塔和转角塔也要专门研究,使其具有较少的保护角。对于山区,因地形影响(山坡、峡谷),避雷线的保护可能要取负保护角,这些有待于进一步研究,从而保证我国特高压输电线路具有较好的雷电性能。交流特高压输电线路杆塔上较高的绝缘强度,使其具有良好的承受雷电反击的能力。     

500kV交流同塔四回线路的绕击耐雷性能

为解决架设500kV同塔四回输电线路高杆塔时的雷害问题,运用改进的电气几何模型法及电磁暂态仿真程序计算了杆塔的绕击耐雷性能,得出了不同杆塔呼称高度、地面倾角、杆塔保护角和击距系数等参数时的绕击跳闸率并且详细分析了地面倾角、杆塔高度等参数对绕击跳闸率的影响。最后提出了改善500kV同塔四回绕击耐雷性能的措施,即在实际工程中,从减小杆塔高度、避雷线采用负保护角、增加绝缘子片数以及尽量避免在地面倾角较大的地点架设输电线路等几个方面综合考虑。     

750kVGIS变电站雷电侵入波过电压的研究

为使模拟计算结果更接近实际,需要研究雷电侵入波过电压计算模型的误差及影响因素,基于输电线路的伏库特性,用简单的电路模型模拟输电线路电晕特性,建立了集中电感、单波阻和多波阻3种杆塔模型;研究了电晕效应对雷电过电压及杆塔模型对变电站雷电侵入波过电压计算结果的影响。利用EMTP计算雷击塔顶和绕击输电线路2种雷击方式下750kVGIS变电站内断路器、电流互感器及变压器等设备雷电侵入波过电压的结果表明,冲击电晕使雷电侵入波产生很大的衰减和变形,和不考虑电晕所得过电压幅值相差约5%;3种杆塔模型算得的结果相差近10%;GIS出线方式等其它因素对过电压值也有较大的影响。     

输电线路杆塔对雷电流监测结果的影响

在输电线路上实际测量雷电是进一步了解雷电流各种参数的有效手段,但实际测量到的结果是受被击物体影响后的雷电流。为了通过测量结果得到雷电流的原始波形,在输电线路杆塔模型中考虑了雷电波在杆塔传播过程中的衰减、畸变以及杆塔冲击接地电阻等因素,采用电磁暂态分析程序PSCAD对两种不同的输电杆塔进行了仿真计算,并对是否装设避雷线的情况进行了比较分析。结果表明避雷线对于雷电波的传播有很明显的影响,雷击输电线路杆塔时塔顶和塔底的雷电流波形有显著的区别,塔底电流随着杆塔的增高而变大。     

导线电压对其雷电绕击耐雷性能的影响

雷电绕击是高压线路的雷击事故的主要因素。为了提高压输电线路绕击耐雷性能,考虑雷击大地、避雷线和导线的差别,分析了导线工作电压对击距的影响,推导出最大击距的计算公式,从而得到最大击距与雷电的正负极性、导线电压的大小及正负极性、击距系数的关系,并以实例论证了可以通过平衡塔高、地面倾角、击距系数和保护角的取值有效地提高线路的绕击耐雷性能。