一次多回击自然闪电引发的输电线路感应过电压特征分析

针对野外低压架空输电线路开展了过电压防护试验研究。通过一次典型的多回击自然闪电引起的过电压并结合闪电定位资料,对输电线路不同位置的入户端及采集器前端的过电压大小、采集器前端电涌保护器(surge protective device,SPD)残压特性及入户端L线过电压和闪电回击电流之间的关系进行了分析和探讨。通过分析发现:近距离的闪电能在架空输电线路上产生几kV的感应过电压,过电压持续时间平均约1.0 ms,采集器前端安装SPD动作后,较远的入户端过电压波形也会受其影响;采集器前端SPD动作残压持续时间平均约218μs,比标准8/20μs冲击波试验持续时间长;入户端感应过电压、回击电流与距离有很好的线性拟合关系。     

一次触发闪电引起的SPD接地线电流特征分析

基于一次人工触发闪电,对架空配电线路上氧化锌避雷器（surge protective device,SPD）的接地线电流特征进行了分析。在分析时发现,近距离闪电发生时,架空线路耦合产生过电压引起的SPD接地线电流峰值达到-961.0 A,平均10%~90%上升时间为17.5 μs,平均半峰值时间为68.1 μs,与实验室标准测试波形有较大的差异。另外,仅由于雷电电磁脉冲产生感应过电压的冲击,SPD是不容易被损坏的。经相关性分析发现,回击引起SPD接地线电流参数与触发闪电10%~90%上升时间对应陡度有密切的关系,SPD接地线电流峰值、半峰值时间、中和电量以及单位电阻能量都与其有较好的线性相关,拟合优度R2分别为0.83、0.83、0.90及0.94。     

基于改进Agrawal模型和FDTD法的感应雷过电压算法

为了计算架空配电线路雷电感应过电压,利用Nucci提出的雷电回击通道模型(MTLE模型),计算雷电回击电流产生的空间电磁场,采用Cooray-Rubinstein公式计算大地电导率影响的水平电场分量,并改进Agrawal场线耦合模型,建立架空配电线路雷电感应过电压方程,基于时域有限差分(FDTD)法,计算10 kV架空线路的雷电感应过电压数值。结果表明,大地电导率对计算结果影响较大,大地电导率使线路上的感应电压幅值降低接近20 kV;不同回击传播速率也影响感应雷过电压的数值。定量计算雷电感应过电压,需要分析各种因素对计算感应雷击过电压的影响,完善计算方法,保障计算准确性,使理论与计算方法适用于实际的配电线路防雷设计,提供有价值的参考依据。     

10kV运行配电线路雷电感应过电压波形在线监测

雷电感应过电压是造成配电网故障的重要原因之一,针对雷电感应过电压波形特征不清晰的问题,作者采用过电压在线监测系统,对实际运行的佛山10kV富油甲线雷电感应过电压波形进行观测,根据波形特征给出了过电压的波形参数。结果表明,配电线路各相感应电压叠加在运行电压波形上,不同相上感应过电压与对应的回击电流在幅度、时间间隔和波形上都存在同时性,该线路观测的雷电感应电压波形表现为波头时间短、后续发生双极性高频振荡并逐渐转变为低频振荡的波形特点,首次回击感应过电压幅值大于后续回击过电压幅值,首次回击过电压的波头时间比后续过电压长,观测结果对于配电线路雷电保护具有重要意义。     

一次触发闪电引起的独立地网转移电位特征分析

基于人工触发闪电T179的10次回击过程,分析了雷电流作用下2个独立地网的相互作用及转移地电位特征,并通过冲击低压电源浪涌保护器（SPD）,计算和评估了转移地电位冲击SPD的能量。结果发现,地网隔离40 m距离产生的转移电位（TGP）电压峰值比较大,平均值可达–10.9 kV。TGP电压峰值与触发闪电电流峰值之间呈现非常好的正相关性,拟合优度R²达到0.97。冲击SPD的能量比较小,10次回击平均值为1.5 J,电子设备加装SPD浪涌保护器是相对安全。     

计及多脉冲回击电流及电晕电流效应的输电线路耦合雷电过电压特性

目前在输电线路耦合雷电过电压的理论计算研究工作中,大多均考虑单一回击电流源的情况,忽视了现实中闪电主要以多脉冲的形态存在居多,忽略了导线电晕放电效应对过电压抑制作用的影响。因此,对双Heidler回击电流源进行改进,建立一次放电过程包含3个峰值电流的多脉冲电流源,并对单脉冲作用下电晕放电模型进行优化,使其满足多脉冲作用下电晕放电效应,同时采用leap-frog算法对Maxwell方程组进行二阶高精度差分,提高其模型的稳定性。研究结果表明：单脉冲作用下所计算出的过电压峰值与IEEE标准结果相对误差仅为2.11%,同时多脉冲使线路耦合过电压峰值较单脉冲抬升17.08%;电晕效应抑制了多脉冲作用下输电线路过电压峰值7.29%;与雷击点较远相位导线耦合的过电压峰值与离雷击点最近相线过电压相差17.5%。研究结论能够为输电线路差异化防雷设计提供更加精确的理论支撑。     

时域有限差分的配电线路耦合雷电过电压求解及其空间变化特征分析

电力系统中,配电线路一般裸露空气中,极易遭受雷电过电压侵害造成供电中断。针对配电线路耦合过电压的空间分布特征问题,采用时域有限差分方法(FDTD)对雷击点相对于配电线路中点、端点位置处的雷电感应过电压进行计算,从而对耦合的雷电过电压峰值时间及空间变化趋势进行研究。结果表明：雷击点处于配电线路中部时,产生峰值28.07kV的雷电过电压,且线路中点位置处束缚的感应电荷最多,随后由中点迅速地向线路两端移动。而雷击点处于线路两端时,产生峰值32.74kV的雷电感应过电压。     

基于多脉冲回击电流模型的输电线路耦合过电压研究

在常规的输电线路耦合雷电过电压研究工作中,通常只考虑回击电流只有一个脉冲的情况,而实际观测试验显示回击电流呈多个脉冲峰值逐渐削减变化,因此采用ATP-EMTP电磁仿真软件构建三个脉冲回击电流模型,研究导线耦合过电压变化趋势.研究表明,第一个脉冲作用下计算结果与国标结果相对误差为7.06％,验证所构建的算法的准确性,其次雷击点与架空输电线路距离在一定范围内,三个脉冲作用下导线耦合过电压差异性较大,随着雷击点与线路距离增加,过电压差异性相对较小.     

自然雷电下氧化锌避雷器残压特征分析

对自然闪电条件下氧化锌避雷器的残压波形特征进行了分析。通过线路过电压和快电场的变化,对记录的12次自然闪电引起的避雷器残压波形进行了分析。分析结果表明,自然闪电条件下的避雷器残压持续时间约330 μs,明显长于实验室用8/20 μs波形电流冲击得到的几十微秒残压持续时间,波形宽度过长可能会造成压敏电阻体的熔化穿孔。其次,避雷器上残压波形与闪电放电过程紧密相关,具有较多的不规则性。此外,避雷器对前端埋地50 m的线路过电压有一定的抑制作用,对闪电首次回击引起的过电压抑制作用较弱,对继后回击引起的过电压抑制作用较强。     

张北风电场雷击风机光电同步观测

开展风电场自然雷击多参量同步观测，获取雷击风机发展连接过程的光学、电磁场同步数据，对于深入分析风电场风机雷击特征规律、深化风机雷击物理过程的认识和风机的雷电防护都具有重要科学意义。因此，利用高速相机和磁场测量系统获得了张北风电场雷击风机自然观测数据。基于磁场、光学和雷电定位系统数据分析可知，张北风电场内雷击风机的闪电表现出多回击特征，平均回击次数为8次。回击时间间隔的算术平均值和几何平均值分别为63.38 ms和45.06 ms。高速相机记录了一次含11次回击的完整过程，在11次回击中有3次回击伴随有持续时间大于10 ms的短连续电流过程，有2次回击伴随有持续时间在3～10 ms之间的极短连续电流过程。回击电流幅值为3.8～62.9 kA之间，电流峰值的中位值为19.2 kA。磁场波形表现为微秒级的快速变化，磁场的10%～90%的上升时间处于0.6～2.2 μs区间，算术平均值和几何平均值分别为1.1 μs和1.0 μs。半峰宽度处于1.2～6.3 μs之间，算术平均值和几何平均值分别为3.4 μs和3.3 μs。回击的磁场峰值和回击峰值电流之间呈明显的线性关系。     

人工引雷及其在雷电防护中的应用

自１９８９年以来，利用火箭－导线技术在我国南方和北方进行了多次人工引雷试验，共获得２５次成功。其中北方１４次，南方１１次。南、北方的人工引雷特性存在着显著差异。本文总结了这些试验的一些主要结果，探讨了人工引雷在雷电防护中的应用，指出人工引雷技术是检验雷电防护器件及设施和促进雷电防护技术发展的有力工具。     

避雷针和半导体消雷器的火箭引雷试验分析

介绍了对普通避雷针和半导体消雷器进行的火箭引雷试验,列出了全部试验结果,包括用普通照相机的B门进行静态拍摄所得的典型照片以及用示波器记录的雷电流波形。讨论了雷击半导体消雷器和普通避雷针间的显著差别,说明半导体消雷器具有极大的限流能力。     

复合绝缘横担在10 kV配电架空线路防雷中的应用探讨

在10 kV配电架空线路故障中,雷击是造成配电架空线路故障的主要因素,配电架空线路跳闸以遭受感应雷击为主.在10 kV配电架空线路中应用了复合绝缘横担进行防雷,其各项性能测试均满足线路防雷和安全运行的要求.复合绝缘横担结构简单、免维护,能够有效解决配网架空线路雷击跳闸问题,是一种具有较好应用前景的10 kV线路防雷装置...     

Effective lightning protection schemes for distribution line

The causes of lightning outage are subdivided into direct lightning strokes and induced lightning strokes, which are identified by the characteristics of the lightning overvoltage. In the past, lightning protection devices were directed mainly toward the latter, and attention has been focused on the installation of lightning protection devices, ground wires, and reinforcement of insulators. However, lightning outages continue to occur. Thus it is extremely important to clarify the fault characteristics of lightning surges and to study the effectiveness of various lightning protection devices by considering both direct lightning stroke and induced lightning stroke in order to prevent lightning outage in the future. In this research, the electromagnetic transients program (EMTP) has been applied to the direct lightning stroke, and the induced lightning outage analysis program for multiple conductor systems has been applied to the induced lightning stroke to study the effectiveness of lightning protection devices provided by combination of various lightning protection devices. The most effective lightning protection schemes are analyzed and evaluated based on verification tests on the full scale models as well as economic considerations.     

传输线路感应雷防护计算方法的研究

感应雷电压对低压输电线路造成的影响不可忽视。对感应雷电压、雷电流的波形、幅值、陡度及传播过程进行了全面分析 ,并对感应雷的危害性作出评估。由于对感应雷跳闸率的计算不能象直击雷那样给出等值受雷宽度 ,故利用击距理论确定雷电流引起闪络的有效距离范围 ,而利用雷电流概率函数对雷电流积分求出感应雷跳闸率。     

南方人工引雷试验及电流特征

１９９４￣１９９６年在我国东南地区进行了人工触发闪电实验,共触发闪电１１次,其中３次空中触发闪电。文章对这１１次人工触发闪电试验及其电流特性进行了分析。结果表明：触发闪电均是在负地面电场情况下成功的,大多含有多决快电流脉冲或回击过程且都中和云中负电荷,峰值电流在几千安到几十千安之间,其闪电电流特性与北方相比有显著的不同,更有利于各种防雷设施的检验。     

现代建筑防雷体系探讨

为了避免雷电给人们生命财产造成极大损失,对现代建筑防雷体系进行了深入的探讨研究。介绍了现代防雷技术的特点、防雷分区、现代防雷体系组成、防雷技术水平等。最后指出,要将现代的被动式防雷技术措施变成主动,在高空区域消灭雷害之源。     

配电网架空线路并联可调间隙保护装置研究

针对河南某地区10～35 kV配电网架空线路中频繁出现绝缘子闪络、炸裂以及雷击断线问题进行分析,提出了加装间隙可调的并联间隙防雷装置的解决方案,对其工作原理及可根据现场实际运行状况调整保护间隙长度的特点进行了分析.通过大量雷电冲击试验并对其伏秒特性进行分析,所得结果表明,该装置可有效保护线路绝缘子(串)免受雷击而发生闪...     

从烟台某雷击事故分析看防雷的正确策略

通过对敏璜顶宾馆雷击事故现场勘查，认为该次电子设备的损坏不是直接雷击所造成，而是由强大的雷电脉冲感应电磁场引起的；     

直击雷对变电站控制室内弱电设备的影响

章说明了雷直击变电站时如何对其控制室内的弱电设备造成干扰,并分析了雷击控制室防雷系统时,影响室内回路中暂态感应电压幅值的各种因素。