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。     

高压输电线路雷电绕击分析方法及模拟试验研究*

大量线路雷电跳闸故障统计资料显示,雷电绕击是引起电压等级为500 kV及以上输电线路雷击跳闸的主要原因。综述了几种有代表性的输电线路雷电绕击分析方法,并介绍了在南方电网昆明特高压基地开展的雷电绕击模拟试验研究。试验模拟了下行雷电先导接近线路时输电线路上行先导起始和发展的过程。试验结果表明,导线、地线会产生上行先导放电,且地线上行先导放电起始易于导线,导线、地线上行先导发展速度约为1.2～2.4 cm/?s。该结果可为雷电绕击分析提供了试验基础和物理参数。     

特高压交流输电线路绕击耐雷性能仿真分析

准确评估特高压(UHV)线路绕击耐雷性能,对线路设计及施工具有重要参考价值。为此,引入了基于先导发展法的,可精确反映任意剖分区域导、地线弧垂及与大地实际相对高度的特高压输电线路雷电绕击3维剖分模型。为进一步验证该模型的实际应用价值,分析了我国晋东南—荆门1 000kV特高压交流示范线路绕击耐雷性能,及绕击跳闸率随保护角、地面倾角的变化规律。分析结果表明:ZMP2型猫头塔最大绕击跳闸率为0.057 5次/(100km.a),ZBS2型酒杯塔最大绕击跳闸率为0.032 2次/(100km.a),两型杆塔的绕击跳闸率均满足设计要求,工程中可通过适当控制导、地线的弧垂来降低线路的绕击概率;山坡外侧导线更易遭受雷击,线路绕击跳闸率随线路保护角及地面倾角增大而大幅度上升;大电流绕击发生在距线路较远处。     

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。     

输电线路雷电绕击率的三维计算方法

绕击率是计算输电线路耐雷水平的重要参数,传统计算方法以导地线平均高度估算线路的绕击率,存在一定的误差,难以反映线路绕击的真实情况.本文对传统方法进行改进,得出基于三维曲面的输电线路雷电绕击率的计算方法.该方法以导线的高度为变量,给出了绕击率随垂直于线路的截面与杆塔间距离的变化规律及计算式,通过将该计算式沿线路档距方向进行积分,得出单个档距三维模型的雷电绕击率计算式.本文的分析基于电气几何模型,但该方法同样可以应用于先导法或其他分析方法,可得到基于不同方法的输电线路三维绕击率计算式.该方法从三维空间角度对输电线路绕击率进行考虑,因此更能反映输电线路的真实雷电绕击率,为提高输电线路耐雷性能评估的精度提供了基础.     

微地形下输电线路绕击闪络率的计算方法

为反映地形、导线及地线高度的变化对绕击性能的影响,提出了一种获取输电线路微地形及导线、地线与地面的相对位置的方法,并在此基础上计算输电线路杆塔的绕击闪络率。首先沿线路方向将输电走廊进行近似等分,利用地理信息软件得到各分段的海拔高度和地面倾角这2个微地形参数;其次根据导线、地线的特性,结合各分段海拔高度,得到任意分段处导线、地线与地面的实际相对位置,最后以电气几何模型（electrical geometry model,EGM）为基础,计算各分段及各杆塔的绕击闪络率。以某500kV线路为例,计算其实际微地形下输电线路杆塔的绕击闪络率,结果表明该方法不仅能够反映输电线路的绕击范围,而且能够得到输电线路容易遭受雷击的杆塔;遭受过雷击的杆塔位于易击区间,证明了该方法的有效性。     

电晕空间电荷对特高压直流输电线路地线雷电屏蔽性能的影响

受雷云电场和直流工作电压的叠加作用,导地线因电晕放电产生大量正、负离子积聚在线路附近形成空间电荷层。为研究电晕空间电荷对特高压直流线路雷电绕击性能的影响,建立了雷云电场作用下线路电晕空间电荷分布的数值计算模型,并耦合雷电先导发展模型,计算获得了典型±1100 kV特高压直流输电线路的地线雷电上行先导放电特性和雷电击距,定量分析了电晕空间电荷对特高压直流输电线路地线雷电上行先导起始时刻、放电电流和长度的影响。通过计算电晕空间电荷作用下地线的雷电击距和暴露弧,得出在平原地区仍可通过采用负保护角配置,有效降低线路的雷电绕击概率,未来需进一步研究山区地形下电晕空间电荷对特高压直流线路雷电绕击性能的影响规律。     

金属氧化物避雷器在输电线路防雷中的应用

对采用金属氧化物避雷器提高110 kV输电线路易击段与易击杆塔的耐雷水平进行了计算分析。比较了安装金属氧化物避雷器前后雷击杆塔与雷击输电线路的耐雷水平;分析了接地电阻、线路挡距等对线路耐雷水平的影响,并用电气几何模型分析了导线雷电绕击。     

500kV同塔4回输电线路绕击的耐雷性能

为研究同塔4回输电线路绕击耐雷性能,采用改进电气几何模型对其进行了分析。同塔4回输电线路导线数目多,避雷线需同时保护多相导线,因此必须通过确定雷电绕击的范围以得到绕击计算时所需的击距系数k、临界击距rsc、最大击距rsmax、年落雷次数N和雷击击距为r的概率等基本条件。在实际分析验证典型塔型的基础上建立了计算模型,改变相应参数得出绕击跳闸率n与杆塔高度hc、避雷线保护角θs、地面倾角θg、击距系数k等的对应变化关系。结果表明,n随hc增加、θs增大、θg增大、k减小而增大,采用负θs和降低hc是提高500kV同塔4回线路绕击耐雷性能的有效办法。     

计及风速影响的500kV同杆双回线路绕击耐雷性能计算模型研究

目前雷击仍然是危及输电线路安全可靠运行的主要原因，而现有评估输电线路绕击跳闸率的模型还不能与线路实际运行经验一致，该文在分析500kV同杆双回输电线路绕击耐雷性能时，以三峡电站的出线为例，充分考虑了风速的影响，对击距模型进行了改进，同时还较详细分析了地面倾角、杆塔高度等对绕击跳闸率的影响。通过编程仿真计算结果表明，随着风速的增加，输电线路保护角和绕击跳闸率都将增加，建议今后在评估输电线路绕击耐雷性能时，对风速影响因素应加以考虑。     

对特高压直流线路绕击屏蔽的一种新观点

随着极线工作电压的提高,以单侧地线、极线及雷先导作为雷屏蔽研究模型已满足不了工程实际的需要。因此,以模拟电荷法为基础,将雷电先导、两侧地线、极线作为整体研究对象,考虑极线工作电压及极线分裂数,计算雷先导垂直下行过程中各导线表面场强变化,并运用Peek判据确定各导线对应的雷先导一级定位高度,合理解释特高压直流线路中存在的正极线绕击概率大的问题,提出了新的绕击屏蔽观点:特高压直流架空线路中仅负极线侧避雷线和正极线产生上行先导竞争拦截雷下行先导,正极线侧的避雷线屏蔽功能被削弱,未起到完全保护正极线的作用。     

导线电压对电气几何模型的雷电击距的影响

使用击距描述的电气几何模型广泛用于输电线路的雷电绕击分析。由于没有考虑导线工作电压的影响，导致其分析超高压及特高压输电线路的雷电绕击概率与实际运行数据存在一定的偏差。本文采用基于电磁场理论和模拟电荷法的雷电先导发展模型模拟向下发展的雷电先导的发展过程，分析了雷电击距与雷电流、导体高度和导体电压之间的关系，提出了考虑工作电压后水平导体雷电击距的修正方法。     

Estimation of shielding failure number of transmission lines for different trace configurations using leader progression analysis

The electrogeometric model (EGM) is a technique used for analyzing the termination of lightning flashes on transmission lines and masts, etc. When using the EGM for modeling the lightning stroke to transmission lines, the power line has normally been represented by a set of horizontal wire and both the sag of the wire, the existence of the towers and effect of uneven way have been ignored. This approach has serious short comings including inability to determine the percentage of the strokes terminating on the towers, failure to correctly predict the effect of height, and giving an approximate value for the number of collected strokes. This paper presents the development of a method for estimating the shielding failure number of power transmission lines in different trace configurations by using the charge simulation method. The effects of towers, sags of conductors, and a perfectly conducting ground are represented in 3-D computation. In addition, the stepwise descending nature of a downward negative leader–streamer systems taken into account by using an appropriate progression model. Upward leader inception and propagation is also modeled utilizing critical equivalent streamer-length criterion. The method is applied to compute the shielding failure of power transmission line for different trace configurations. In this paper the 3-D method is extended by modeling the effect of sloppy trace, trees on both and one side of the transmission line with extensive simulation results. Also, in this paper the effect of variation of tree height, its distance from transmission line and the number of trees on SFN are analyzed and results are shown in curves.     

1000 kV单回特高压交流输电线路的绕击防雷保护

风雨在空中的漂移和空气中不均匀介质的存在使闪电的轨迹呈不规则曲线形。考虑自然闪电轨迹的随机性和雷电主先导与次先导并存现象等因素,有必要引入动态防雷保护角概念,建议特高压交流线路中地线(针)对导线的实际保护角形成的角平分线应与雷电先导的来向一致,并应计及垂直档距和水平档距的比值和风速的影响。根据杭州1962-1988年220 kV新杭I线雷击统计结果,认为特高压线路防雷绕击分析应结合塔头和档内中央线路两处的防雷情况,并分别进行了防雷保护角计算与比较。     

基于Monte Carlo和EGM的同塔双回线路绕击跳闸率的计算

为准确评价输电线路的耐雷性能,采用蒙特卡罗法对雷电绕击线路的随机过程进行统计计算.针对同塔双回线路的实际杆塔结构,改进了电气几何模型(EGM)作为绕击判据,考虑输电线之间的相互屏蔽作用以及雷电先导入射角,通过先导位置落入绕击区间进行绕击的判定.选取220 kV同塔双回线路的实际杆塔进行绕击跳闸率的计算,与已有算法的计算结果进行对比分析,验证了改进算法的合理性,并分析了先导入射角,避雷线横担长度,地面倾角对绕击跳闸率的影响.     

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。     

输电线路雷击仿真模型

基于对下行雷闪物理过程的认识和对输电线路绕击分散性的研究,建立了考虑放电分散性的输电线路雷屏蔽性能的雷击仿真模型。仿真计算结果表明,该模型与现场运行经验相符,并成功地解释了ＥＧＭ难以解释的现场事故。     

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。     

特高压交流输电线路中相绕击模拟试验研究

特高压交流输电线路ZBS2型酒杯塔的两地线间距大,因此研究其中相雷电屏蔽性能十分必要。文章采用按63﹕1的比例缩小的线路模型,考虑导线电压,使用更能逼近自然雷电的操作波进行了大量的冲击放电试验,得出了中相绕击的最大高度。根据文中的试验结果可知,换算出的中相临界绕击电流小于耐雷水平,验证了分别采用电气几何模型方法和先导模型方法得到的计算结果的正确性。试验结果还表明,ZBS2型杆塔线路中相有绕击的可能性,但不会导致闪络。