±660kV HVDC输电线路典型杆塔绕击性能评估

±660 kV高压直流输电线路是世界上首条该电压等级的线路,对其耐雷性能研究至关重要。已有研究表明改进的EGM是所有计算线路绕击跳闸率模型中较为精确的模型。利用改进的EGM,考虑雷电对导线、地线和大地三者击距的差异、风偏影响、地形影响和导线工作电压影响等,基于典型杆塔对我国±660 kV高压直流输电线路进行绕击性能分析。仿真结果表明,在相同地面倾角时,考虑导线工作电压的绕击跳闸率大约是不考虑导线工作电压的2倍,因此计算中必须考虑导线工作电压。随着风速和地面倾角的增大,绕击跳闸率呈加速度增长。当地面倾角大于20°,风速大于20 m/s时,杆塔为ZP2711的线路绕击跳闸率超过指标要求0.1次/100 km.a,因此ZP2711杆塔适用于在内陆平原地区使用。而JP2711杆塔在地面倾角小于30°,风速小于30 m/s时绕击跳闸率都达标,因此可以在沿海以及山区地带选用。     

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。     

改进先导模型法交流特高压线路雷电屏蔽性能分析

先导传播模型法已被用于超高压线路雷电屏蔽性能的分析,对特高压交流输电线路,由于其本身的特殊性和高度重要性,先导传播模型法的应用仍值得研究。针对特高压交流输电线路的实际情况,提出进一步改进多分裂导线的先导起始判据,建立特高压交流输电线路绕击性能分析的改进先导传播模型法。考虑晋东南-南阳-荆门1000kV线路走廊所处位置的雷电活动特性,对特高压试验示范工程采用的4种塔型进行了绕击性能分析。考虑到特高压交流输电线路对安全运行的严苛要求,还对特高压输电线路进行了局部屏蔽分析。研究表明,与500kV超高压交流输电线路相比,特高压输电线路的绕击侧距和绕击电流明显变大。按初步设计的特高压交流输电线路在平原地区应不会发生绕击跳闸,拟用于山区的ZBS1和ZBS2型杆塔的线路绕击率最大为0.0012次/(100km·a),满足线路的设计要求。作为对比,拟用于平原的ZMP1和ZMP2型杆塔如用于山区,则绕击跳闸率可达约0.17次/(100km·a)。考虑到实际线路弧垂的影响,同一输电线路不同位置线路段的局部绕击性能也不相同,对于重要和特殊线路段建议进行局部屏蔽性能的复核。     

基于改进EGM的特高压输电线路绕击性能研究

特高压输电线路杆塔高度高,雷电绕击是危及特高压输电线路安全运行的主要因素之一。而现有评估输电线路绕击跳闸率的电气几何模型难以与实际运行经验相一致。为确保我国特高压线路安全稳定运行,考虑到风偏、雷电入射角、地形以及导线工作电压的影响,提出了一种改进电气几何模型。应用改进电气几何模型对我国特高压输电线路绕击跳闸率进行计算,结果表明,该模型更能符合输电线路的实际运行情况。     

±660kVHVDC大跨越输电线路绕击耐雷性能研究

±660 kV高压直流输电线路是世界上首条该电压等级的线路,大跨越段是耐雷性能比较薄弱的部分,因此有必要对其耐雷特性进行更加详细的研究。笔者利用改进的EGM,考虑雷电对导线、地线和大地三者击距的差异、风偏影响、地形影响和导线工作电压影响等,对中国±660 kV高压直流输电线路的大跨越段进行了绕击耐雷性能分析。仿真结果表明,随着地面倾角的增加,导线工作电压对绕击跳闸率的影响减小,但不容忽视,因此计算中必须考虑导线工作电压。随着风速和地面倾角的增大,绕击跳闸率呈加速度增长。当地面倾角大于20°,风速大于20 m/s时,大跨越线路的绕击跳闸率超过指标要求0.1次/(100 km.a)。鉴于大跨越线路大都处于地理和气候条件恶劣的地方,因而要加强线路的雷电防护措施,从而提高大跨越线路的绕击耐雷性能。     

基于EGM的500 kV同杆双回线路绕击跳闸率研究

采用EGM进行500 kV 同杆双回输电线路绕击跳闸率的计算。在计算中, 引入了随杆塔高度h 变化的击距系数β, 以暴露弧为0 时对应的雷电流作为雷电的最大绕击电流,并分析了地面倾角、杆塔结构等因素对各导线绕击跳闸率的影响。计算结果表明, 随着地面倾角增大, 绕击跳闸率先增大后减小; 绕击跳闸率随避雷线横担增长而减小; 各导线绕击跳闸率与杆塔结构的关系复杂, 应分别计算分析, 而不宜仅仅求得总绕击跳闸率, 这样可以对绕击跳闸率较高的导线加强绝缘, 以提高线路的耐雷水平。     

超特高压输电线路绕击性能分析

运用电气几何模型(EGM)的方法来分析超/特高压交流输电线路的绕击耐雷性能,并给出了计及导线工作电压的绕击耐雷水平和绕击跳闸率计算式。然后,再对影响超/特高压输电线路绕击耐雷特性的雷电流幅值、杆塔高度、线路绝缘水平,线路所经过的地形、保护角、工频瞬时电压、地面植被等主要因素做了分析研究。     

500kV／22OkV同塔四回线绕击跳闸率的研究

分析了500kV／220kV同塔四回输电线路的绕击耐雷性能,采用电气几何模型法EGM来计算绕击跳闸率。采用暴露弧法计算每根导线绕击跳闸率,以暴露弧为0时对应的雷电流作为雷电的最大绕击电流,并分析了地面倾角、杆塔结构等因素对500kV／220kV同塔四回输电线路绕击跳闸率的影响。结果表明,雷电绕击多发生在500kV线路上;随着地面倾角增大,绕击跳闸率增大;绕击跳闸率随避雷线横担长度增长而减小,但对220kV线路影响不大。通过详细分析和计算,对塔型设计方案进行了验证、比较。     

蒙特卡洛法计算750 kV输电线路绕击跳闸率的研究

针对规程法计算输电线路绕击跳闸率误差较大的问题,采用了蒙特卡罗法计算绕击跳闸率,对雷电流幅值、先导对地面和导线的击距、地面倾角、绝缘子串50%放电电压等参数进行了分析,基于电气几何模型(Electric-Geometry Model,EGM),选用实际运行的兰州东-平凉-乾县750kV超高压输电线路计算绕击跳闸率,并分析了导线高度对绕击跳闸率的影响.结果表明:蒙特卡罗法计算的绕击跳闸率可信度较高,并且导线高度对绕击跳闸率影响较大.     

交直流同塔混架下输电线路绕击耐雷性能分析

电网规模的扩大和线路走廊的缺失,使得某些特殊条件下的交直流线路同塔架设成为可能,而绕击是特高压输电线路雷击跳闸的主要原因.通过综合分析国内外现有的交流同塔双回、直流双极以及交直流同塔混架的杆塔结构模型与参数,针对1000 kV 交流特高压双回和±500 kV 直流超高压双极同塔混架输电,提出了一种新的混架杆塔模型.针对交流双回和直流双极的同塔混架线路,采用改进的电气几何模型,考虑长间隙放电特性和导线工作电压的影响,同时纳入极线和相线之间的相互屏蔽关系,对输电线路的绕击耐雷性能进行了分析.基于构建的 ATP-EMTP 仿真模型,获取了直流极线和交流相线的绕击耐雷水平.通过编程计算,分析了不同杆塔呼称高度、地线保护角和地面倾角等参数对交流、直流线路各自绕击跳闸率的影响,为改善交直流同塔混架输电线路的绕击耐雷性能提供了参考依据     

山区特高压交流输电线路用边坡塔的设计

雷电绕击是特高压线路发生故障的主要原因,特别在山区走线时由于雷电活动频繁,大地屏蔽作用差,雷击跳闸率更高。为降低特高压线路雷电绕击跳闸率,提出一种适用于山区特高压交流单回输电线路的边坡塔。与常规酒杯塔相比,边坡塔将两相导线横担布置在下山坡侧,降低了下山坡侧导线对地高度,通过电气几何模型法计算得出绕击跳闸率大大降低;同时通过结构受力分析、电磁环境比较、工程造价对比,表明了边坡塔的多方面优势,该塔型适用于多雷山区特高压单回路输电线路,为山区特高压交流线路的防雷设计提供参考。     

应用改进的电气几何模型分析500 kV同塔双回输电线路雷电绕击性能

利用电气几何模型(electro-geometric model,EGM)分析超高压及以下电压等级的输电线路雷电绕击性能时,因没有考虑风速以及周围植被的影响,取得的结果与运行经验不一致,针对此,提出改进的EGM,进一步分析风速的变化、击距系数对线路和绕击跳闸率的影响。结果表明:随着杆塔高度的增加,绕击跳闸率增加;当地面倾角增大时,绕击跳闸率呈非线性上升,地面倾角小于15°时对绕击率的影响不大,地面倾角大于15°时绕击率呈倍数增加;当风速小于5 m/s时,其对线路的绕击率的影响不大,当风速大于5m/s时绕击率明显增加。最后得出结论,在分析500kV同杆双回线路耐雷性能时应该考虑风速、周围植被的影响,才能使分析结果更符合实际情况。     

计及山谷深度的输电线路雷电绕击率三维EGM研究

相当多的输电线路建立在山谷之间,过去传统输电线路绕击率计算模型都没有专门针对山谷地形的研究计算,忽略了山谷独特地形显著减弱的屏蔽作用。建立了一个基于山谷深度的新型三维EGM,直接计算暴露弧面面积和保护弧面面积来研究输电线路绕击率。通过实例验证了新型三维EGM方法的有效性,并用该模型精确地证明了山谷地形是造成输电线路雷击跳闸多发原因之一。该方法摈弃了繁琐的微积分运算,主要应用于山谷地区,由于考虑到了山谷深度和地面倾斜角度,计算出的绕击率更加贴近实际地形,对工程实践具有指导意义。     

同塔双回输电线路导地线布置对架空地线感应电流的影响

输电线路架空地线逐基接地时存在感应电流和电能损耗,目前对架空地线感应电流数值大小和影响机制的研究较少,对架空地线损耗问题重视不足。以某双回线路为例进行了架空地线感应电流现场实测和ATP-EMTP数值计算,计算了不同线路长度、档距、导地线型号、导地线空间布置等输电线路结构参数对架空地线感应电流和电能损耗的影响。计算结果表明:线路起始段(长度小于9 km)时架空地线感应电流随着线路长度增大而增大;不同档距和导线型号通过导线弧垂变化影响架空地线感应电流和电能损耗;地线感应电流和电能损耗随着导地线空间距离增大而减小,随导地线高度变化明显,导线相间距和地线间距影响小。     

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。     

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.     

1000kV特高压输电线路防绕击问题的探讨

绕击是1000 kV特高压输电线路雷击跳闸的主要原因,为探讨此问题,分析并比较了目前输电线路绕击计算方法—规程法与电气几何模型法,指出电气几何模型将雷电的放电特性与线路的结构尺寸结合起来,很好解释了线路屏蔽失效现象,用于特高压的绕击计算中,并依据电气几何模型的原理提出减小1000kV线路绕击跳闸率的措施:减小避雷线保护角、安装可控放电避雷针、架设旁路屏蔽地线。     

山区复杂地形输电线路绕击跳闸率的研究

绕击是超高压、特高压输电线路雷击跳闸的主要原因,山区绕击跳闸率计算相对平原更为复杂。为提高山区线路绕击跳闸率的计算精度,在现场调研的基础上,利用蒙特卡罗法和改进的电气几何模型研究了山区复杂地形下输电线路的绕击特性,总结出了包括山顶、山谷、沿坡、爬坡、跨沟等各种典型的山区复杂地形下的绕击跳闸率计算模型,并且计算了各种典型地形下,不同坡度、不同沟深、不同杆塔高度的绕击跳闸率变化规律。本研究可为输电线路设计、改造和运行提供指导。