地形对输电线路最大绕击雷电流的影响

输电线路所处地形对最大绕击雷电流有着较大的影响,对改进的电气几何模型(EGM)中的导线高度和避雷线高度取值进行了重新定义,采用输电线路导线和避雷线任意点的对地高度取代原电气几何模型中的平均高度,以500 kV输电线路为例进行计算,计算结果表明,采用这种办法能够结合输电走廊地形情况区分出易击塔;当杆塔两侧均有山谷时,最大绕击雷电流增加,该基杆塔绕击引起闪络的可能性增大;最大绕击雷电流随着地面倾角的增大而减小,如果二者绝对值相等,地面倾角为负时的绕击雷电流更大。     

500kV东锦线本体雷击特征规律研究

输电线路本体雷击特征规律是差异化防雷性能评估的重要因素之一,对其进行科学合理的研究,可提高雷害治理方案的有效性。以四川电网500 k V东锦线2013年至2014年雷击暂态监测系统和雷电定位系统监测数据为基础,建立雷击数据统计方法,对雷击特征规律与杆塔高度、雷电空间分布相关性和绕、反击分布规律进行统计研究。结果表明,杆塔高度与雷击次数存在正相关性,相对高度越高的杆塔越易遭受雷击,杆塔沿途地形为平原区域的绕击率和反击率均高于山区。     

基于“杆塔圆法”的雷电参数统计与应用

输电线路沿线走廊雷电参数的统计分析方法主要为"网格法",即采用合理的网格划分来减少雷电参数的统计工作量、提高分析效率,主要应用于多杆塔、大档距的长输电线路中,但对于杆塔少、档距小的较短输电线路,各网格所统计的平均值并不能真实反映各基杆塔周围实际雷电活动水平。因此,提出了以杆塔为单位、以2 km为半径统计各基杆塔地闪密度值的雷电参数统计方法-"杆塔圆法",并将其与"网格法"统计值进行对比,分析二者精确度。同时,深入研究了以此为基础的高层应用,如雷击故障与地闪密度相关性分析、差异化防雷评估,通过研究结果肯定了"杆塔圆法"针对较短输电线路的适用性与精确性。     

±500kV直流输电线路耐雷性能研究

直流架空输电线路的耐雷特性不同于交流系统,特高压直流输电线路杆塔高、跨度大,且工作电压幅值、极性不变,使得雷击直流高压输电线路的概率增大,有必要对直流架空输电线路耐雷性能进行研究。针对近年来葛南±500 kV直流输电线路多发的雷击故障,以葛南±500 kV直流单、双回架空输电线路为工程背景,采用ATP-EMTP和电气几何模型法分别对线路的反击和绕击耐雷性能进行了仿真计算研究,并与交流输电线路耐雷性能进行了分析比较。研究表明:±500 kV直流输电线路的雷电绕击跳闸率远高于反击跳闸率;工作电压对雷电先导发展、建弧率以及导线绕击距的影响比交流更大,使得直流输电线路正极性导线的雷击跳闸率高于负极性。     

浙福特高压交流输电线路避雷器绕击防护性能评估

雷电绕击是影响特高压线路安全稳定运行的重要因素.在实际运行中,特高压线路走廊存在跨越山谷、高山等复杂地形,有可能出现大绕击电流区域,从而导致避雷器吸收能量增加,为了对实际运行中的特高压交流线路避雷器防护性能进行评估,以浙福交流特高压浙江段的安兰线、都榕线为例,基于ATPDraw软件搭建雷击仿真模型,对特高压交流线路避雷器的防护性能进行了计算分析和评估,此外还对杆塔波阻抗、接地电阻对避雷器防护性能的影响进行了分析,验证了在实际运行中特高压交流线路避雷器对雷电绕击防护的有效性.     

基于蒙特卡罗算法的输电线路绕击跳闸率研究

依据蒙特卡罗法的随机性过程与统计学思想,随机生成雷电流幅值大小与雷电先导位置,结合改进后的电气几何模型,对绕击结果进行判断,随后对雷电绕击线路所引起跳闸的比率进行计算。依据我国实际情况,以110 kV、220 kV、500 kV三种不同电压下的典型输电线路参数作为依据进行数据计算,分析了复杂地形各个要素以及杆塔本身保护角对于雷击跳闸率的影响。结果表明,该计算方法误差低,效率高、并具有较强的分析判断能力,可以为实际电力工程提供帮助。     

输电线路不同位置遭受雷击时的暂态电流及散流特性研究

为了研究输电线路不同位置遭受雷击时的雷电流分流状况以及接地装置上的电位分布和散流特性,通过建立输电线路杆塔和接地装置的完整模型,分析了雷击避雷线、绕击导线和雷击杆塔塔顶3种不同雷击下杆塔和接地装置上各自承受的电压和电流,以及雷击线路不同位置时对地电位分布和电流密度分布的影响.计算结果表明雷击导线时对线路安全运行影响最大,地电位和电流密度的下降速率随着远离雷电流注入点而逐渐降低.研究结果可以指导杆塔绝缘配合,为输电线路杆塔雷电流监测装置的安装位置提供参考数据,并且为输电线路杆塔接地体优化设计和降低冲击接地电阻等方面提供参考,当现场试验受限制难以开展时,可以采用本研究所选取的方法做替代分析.     

220 kV线路避雷器雷电绕击保护范围及优化应用研究

线路避雷器作为一种防治线路雷害的措施其功效已被业界广泛认可,但是线路避雷器运维困难且成本较高,如何量化避雷器的保护范围、准确进行安装选点是影响避雷器应用效果的关键问题。基于电磁暂态计算软件ATP-EMTP建立220 k V输电线路雷击电磁暂态分析模型,分别对线路避雷器的有效保护范围与绕击高电位转移特性、线路避雷器绕击雷害治理与杆塔接地电阻的配合关系等问题进行研究。研究结果表明,避雷器的保护范围由雷电流大小、杆塔接地电阻和档距共同决定,避雷器安装点的绕击高电位转移会造成相邻杆塔的绝缘闪络;利用线路避雷器进行绕击雷害治理,杆塔接地电阻整治应考虑高电位转移的影响;治理易受大幅值雷电流绕击线路段,建议采用多基塔连续安装避雷器的方式。     

高压输电线路绕击跳闸率的研究

基于改进电气几何模型并充分考虑了雷击避雷线与大地的不同,引入击距系数。提出了利用暴露距离计算线路绕击跳闸率,以500 kV输电线路为例,采用该方法计算绕击跳闸率比规程法计算更准确。并且结合实例研究分析了输电线路避雷线保护角和导线高度、地面倾角、线路绝缘强度对绕击跳闸率的影响。结果表明绕击跳闸率与保护角、地面倾角、杆塔高度有关,随着保护角、地面倾角、杆塔高度的增加而增加,当避雷线保护角为-6.24°时,绕击闪络率从0.213 5(100 km·a)-1降到0。     

基于改进电气几何模型的某500kV山区输电线路差异化防雷改造

雷电是造成高压输电线路故障的重要原因,为确保输电线路的安全可靠运行,准确评估线路耐雷性能具有实际意义。从绕击计算模型等方面出发,综合考虑地面倾角、雷电入射角等影响,采用了改进的电气几何模型来进行防雷评估计算。并对500 kV山区输电线路进行差异化防雷改造,首先统计该输电线路的雷电、地形地貌、杆塔等参数,基于改进的电气几何模型逐基杆塔计算绕击跳闸率,评估雷害风险等级及耐雷性能,根据评估结果有针对性的选择防雷措施进行防雷改造,为保证供电的安全可靠,提高防雷改造的经济性奠定了基础。     

±400kV柴拉直流线路雷害风险评估及治理策略研究

基于线路自身参数、海量雷电监测数据及高精度地形地貌参数,综合改进后的电气几何模型及ATP/EMTP方法,完成±400kV直流输电线路绕、反击跳闸率计算,结合跳闸率指标实现线路雷害风险评估。利用线路坐标、合理划分网格,获取各基杆塔实际地闪密度值;以杆塔为单位挖掘度地形地貌信息,计算获得针对导线侧的地面倾角值;利用改进后的电气几何模型方法,基于线路自身参数搭建ATP/EMTP仿真模型,计算线路最小绕击耐雷水平及反击耐雷水平;结合雷电流入射角及导线侧地面倾角值,获得极I、极II最大绕击耐雷水平;以杆塔实际地闪密度值及绕、反击耐雷水平为基础,计算青海±400kV柴拉直流输电线路杆塔绕击(极I、极II)、反击雷击跳闸率,并结合实际跳闸率指标,实现线路逐基杆塔的雷害风险评估,并根据线路特性提出针对性的治理策略,实现柴拉直流防雷有效治理。     

直流输电线路防雷侧针防护效果研究

随着电力系统电压等级的不断提高,雷电绕击成为高压及以上输电线路雷击跳闸故障的主要因素,且山区高压输电线路绕击更为严重。防雷电绕击侧针是对高压及以上电压等级输电线路绕击雷防护的改进措施。以某500 kV直流输电线路为例,分析并比较了一基G1型杆塔附近15~30 m范围内安装防绕击侧针前后,线路绕击率及绕击跳闸率的变化情况。基于电气几何模型计算了防绕击侧针对最大绕击雷电流幅值的影响。通过定量分析发现,防绕击侧针安装以后明显降低了高压线路绕击率及跳闸率,且在降低高压输电线路的绕击雷电流幅值同时,起到将绕击雷转变为高压系统可以承受的反击雷的目的。可见安装防绕击侧针作为已投运的高压及以上电压等级输电线路的防雷改造措施,具有较好的实用性。     

架空输电线路防绕击避雷针防护效果试验研究

为了研究在地线上加装防绕击避雷针的可行性和安装原则,以贵州500 kV输电线路为研究对象,通过对1:25缩小的输电线路典型杆塔模型进行雷电绕击模拟试验,研究防绕击避雷针长度以及安装位置与防绕击效果的关系,为防绕击避雷针在500 kV的应用上提供科学依据。试验结果表明:在架空地线上合理布置防绕击避雷针,对雷电绕击导线具有较好的防止效果,防绕击避雷针长度以及位置对绕击率影响较大,建议防绕击避雷针安装在距杆塔10～50 m区域,并提出了针间距应满足的公式。     

基于先导发展模型的±800kV直流输电 线路的雷电屏蔽性能评估

基于先导发展模型,分析了±800 kV输电线路直线塔的雷电屏蔽性能,并研究了工作电压、杆塔高度、地形地貌和线路保护角的影响规律,结果表明,正极性工作电压使得最大绕击电流和绕击率增加,而负极性工作电压使得最大绕击电流和绕击率有所降低,但整体而言,考虑工作电压的线路绕击率高于不考虑工作电压的情况,前者约为后者的两倍;随着线路杆塔高度和保护角的增加,直流线路的雷电绕击跳闸率逐渐增大;大地平面朝着线路侧倾斜,会增强地面的屏蔽效应,使得雷电绕击线路的概率降低。考虑直流输电线路的实际参数,评估了四川省±800 kV锦-苏直流输电线路、±800 kV宾-金直流输电线路和±800 kV复-奉直流输电线路的雷电屏蔽性能,发现了直流输电线路的雷电屏蔽性能的极性效应,并获得了3条直流输电线路的高风险杆塔分布,为线路的防雷改造提供了指导。     

云南高海拔地区雷电活动分布规律的研究

为获取云南省的雷电活动规律,结合雷电定位系统2005年—2008年的雷电监测数据,对整个云南省的落雷次数、雷暴日、落雷密度等雷电参数进行统计分析,并对雷电流幅值分布进行拟合。结果表明,采用IEEE推荐的表达式比雷电定位系统测量的雷电流幅值累积概率曲线和概率密度曲线拟合效果比采用我国现行规程中推荐公式要好,规程推荐的雷电流幅值累积概率在大于29 kA时比实际值大,而规程推荐的典型杆塔反击耐雷水平大于41 kA,这使得反击耐雷水平的设计趋于保守。根据电气几何模型的基本原理,对输电线路的绕击跳闸率进行计算,结果表明实际雷电流幅值概率密度计算得到的绕击跳闸率将比规程推荐公式计算值大,当最大绕击雷电流达到80kA时,所有电压等级的绕击跳闸率将是规程计算绕击跳闸率的4倍以上,这与目前高压输电线路雷击跳闸率比设计值偏高的事实基本相符。     

基于改进EGM的±800 kV输电雷电屏蔽性能优化配置研究

特高压直流输电线路沿途地形复杂、雷电活动差异大,雷电绕击已成为其安全运行的首要威胁。建立了一种综合考虑导线工作电压、风速、杆塔高度、地面倾斜角、地线保护角等因素的改进电气几何模型,开展了杆塔地面倾斜角与输电线路雷电屏蔽影响因素间优化配置关系的研究,仿真计算了±800 k V直流输电线路雷电屏蔽失效率及绕击闪络率。计算结果表明:不同地面倾斜角下导线电压极性、杆塔高度、风速、避雷线保护角对线路雷电屏蔽性能的影响存在差异,对于保护角,倾斜角不大于15°、保护角不大于10°或者倾斜角范围在15°～30°、保护角不大于-5°时,可满足地闪密度为6. 85次/km~2·a时±800 kV直流输电线路绕击闪络率不超过0. 197次/100 km·a的要求。     

±800kV直流线路避雷器关键技术参数设计及防雷效果分析

为提高特高压直流输电线路的防雷保护水平,借鉴了±500 k V直流线路避雷器的设计经验,并结合实际线路运行情况,设计计算了±800 k V直流线路避雷器关键技术参数。最后,通过仿真计算分析,从理论上考察了所设计的线路避雷器对特高压输电线路的防护效果及吸收能量情况。依据研究结果,提出了特高压直流线路避雷器额定电压为为960 k V,避雷器雷电冲击50%电压取值2 900 k V,标称放电电流为30 k A,外串间隙距离最大为2.0 m。仿真结果表明,所设计的避雷器能够显著提高杆塔反击和绕击耐雷水平,可靠保护该基杆塔,雷击极端情况下其通流容量为3.645 MJ,避雷器通过最大雷电流为72.3 k A。     

基于先导法的同塔混压输电线路绕击耐雷性能

为准确评估500 k V/220 k V同塔混压四回输电线路的耐雷性能,,采用先导法研究了500 k V/220 k V同塔混压输电线路的绕击耐雷性能。以SZ600直线塔为例,计算了输电线路的绕击跳闸率,分析了杆塔高度、保护角和地面倾角等因素对该线路绕击耐雷性能的影响。仿真结果表明:雷电绕击主要发生在500 k V线路最上方的导线上;杆塔高度增加、地面倾角增大,线路的绕击跳闸率均会增大;随着保护角的减小,500 k V双回路的绕击跳闸率明显减小,220 k V双回路的绕击跳闸率变化不大;发生绕击的最大雷电流幅值随着侧面距离的增大而增大,在某一侧面距离下,只有一定范围内的雷电流幅值能够绕击导线。对线路绕击耐雷性能的改进提出一些建议,为同塔四回线路的设计和架设提供参考。     

基于危险雷电流区间分布的输电线路雷击故障性质判断方法

雷电定位系统可获取雷电流幅值、定位等信息,用于线路雷击故障定位,但至今缺乏实用的方法将雷击信息与线路雷击跳闸信息合理整合,实现雷击故障性质判定。为此,对不同杆塔接地电阻下线路反击耐雷水平及不同地线保护角和地面倾角下线路绕击临界雷电流分布区间进行量化,得到线路直击雷危险雷电流幅值分布区间,再以雷电定位系统监测所得雷击电流幅值与反击、绕击危险雷电流区间作比对的机制,建立线路雷击故障性质判别概率算法模型,形成一套完整的雷击故障性质判断方法,并基于此开发了线路雷击故障性质判断软件。经典型雷击跳闸线路的雷击性质判断验证,该方法能实现输电线路雷击故障性质的快速判定,判断结论准确可靠。     

EEMD在输电线路雷电绕击与反击监测中的应用

针对雷击输电线路的问题,提出使用集总经验模态分解法(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)对输电线路进行监测。ATP仿真雷电通过绕击与反击向高压输电线路注入雷电波的过程,并通过时频分析第一阶IMF分量瞬时频率分别确定了雷电绕击与反击时的频率特征和雷击发生时刻,结果表明:雷电绕击与反击时线路中将激发大量高频成分且最高频率可达100 k Hz;EEMD可以克服模态混叠实现输电线路信号分解;在100 Hz~1 k Hz以及10 k Hz,反击的频率成分更丰富,且其所具有的频率成分比绕击时线路中信号的频率更高;利用EEMD分解的第一阶IMF分量瞬时频率可以确定雷电波到达测站的时间,实现雷击点位置确定且误差仅为百米。所用方法及结论为雷电绕击与反击的监测提供了参考。