基于电晕效应的同塔双回架空线不同相位雷电过电压屏蔽效能研究

电晕的形成会改变架空线路通道周围电场分布,从而会对线路耦合过电压构成较大的影响.利用ATP-EMTP仿真软件,结合动态电容电晕理论,建立了包括电晕放电、雷电流、杆塔接地阻抗、绝缘子闪络等电路模型,以500 kV同塔双回架空线路为例,主要研究了杆塔接地电阻、避雷线、电晕放电效应对架空线不同相位雷电过电压屏蔽效能评估.研究表明:杆塔接地电阻增大10倍时,雷电过电压峰值增加35％;避雷线对三个相位屏蔽雷电过电压的能力为13％-14.8％;电晕放电效应使三个相位耐雷水平抬升4％-9％.     

考虑多基杆塔接地散流线路临近管道雷击过电压研究

由于目前输电线路与管道常交叉、并行架设，当雷击杆塔时雷电流会沿杆塔两侧避雷线流向相邻多基杆塔，而杆塔接地散流不可避免会对临近管道产生过电压影响。针对多基杆塔接地散流下管道过电压进行仿真计算并提出管道过电压防护方法。首先利用电磁暂态软件ATP-EMTP搭建输电线路雷电暂态计算模型，计算不同土壤电阻率下多基杆塔雷电流分布特征；然后基于多基杆塔雷电流分布特征，搭建多基杆塔接地网-油气管道散流计算模型，计算分析土壤电阻率、“管-线”间距及雷电流幅值等因素对管道过电压的影响；最后对比分析“接地排流线”、“迫向换流”等方式对管道过电压的防护效果。研究结果表明：土壤电阻率增加使杆塔接地电阻变大，从而使得杆塔分流系数会逐渐减小；相较单基杆塔模型，考虑多基杆塔接地散流会加剧管道过电压问题，土壤电阻率和雷电流幅值增加将导致管道过电压升高，“管-线”间距增加会导致管道过电压降低；敷设排流线和采用迫向换流等方式均可有效降低管道电位。     

配网线路避雷器雷电放电电流和吸收能量特性分析

配网线路避雷器雷击放电电流特性是其动作负荷、残压、型号选择、试验考核和运行寿命评估的关键依据。在建立配电网输电线路防雷计算模型的基础上,用电磁暂态计算程序ATPEMTP对无避雷线的典型10 kV配电线路在不同雷击途径下流经线路避雷器的雷电放电电流和吸收的雷电放电能量进行了计算分析。研究了不同波形、幅值雷电流侵入时,不同杆塔冲击接地电阻下,线路避雷器的放电电流和吸收能量特性,分析了雷电流幅值、波形、冲击接地电阻对放电电流的幅值、波头时间、波尾时间和避雷器吸收能量的影响。研究结果表明:雷直击线路时,避雷器放电电流幅值和吸收能量均随冲击接地电阻阻值的增大而减小,而雷击塔顶时相反。     

杆塔接地体冲击对输电线路雷电反击分析

为了减少雷害事故的发生,为输电线路防雷提供科学依据,计算输电线路雷电反击跳闸率时必须考虑杆塔接地体冲击特性。通过EMTP建立了线路及杆塔模型,考虑雷电流作用下接地体冲击特性,分析线路反击时杆塔和接地体暂态电压变化规律。计算不同土壤电阻率和接地体长度下线路反击跳闸率,同时讨论工频电压对反击跳闸率的影响。分析结果表明:雷电流幅值较大时,接地体冲击接地电阻降低明显。工频电压对线路反击跳闸率有一定影响。增加接地体长度和降低土壤电阻率可以有效减少线路反击跳闸率。     

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.     

雷电过电压引发电容式电压互感器铁磁 谐振特性分析与防护研究

近年来,电容电压互感器(CVT)在我国电力系统中得到越来越广泛的应用,需要详细研究雷电过电压引发CVT铁磁谐振特性及相应防护措施。通过在EMTP软件中建立35 kV变电站系统模型,分析线路遭受雷电直击或雷电感应时CVT铁磁谐振过电压特性,讨论过电压保护器件和阻尼装置等不同消谐措施的效果,最后分析线路安装避雷器或避雷线对铁磁谐振的抑制效果。研究结果表明:雷电过电压引发的CVT一次侧过电压波形振荡明显,雷电感应情况下过电压频谱范围更宽; CVT一次侧过电压幅值随着雷电流幅值的增加而增大,但雷电流幅值对过电压谐振周期影响不明显;高压侧分压电容或补偿电抗器两端并联放电间隙能够有效抑制CVT二次侧过电压幅值,但对过电压振荡抑制效果较差;速饱和阻尼、谐振型阻尼、电阻型阻尼装置均能够抑制CVT二次侧过电压幅值,速饱和阻尼和谐振型阻尼对过电压波形振荡抑制效果更为明显。高压侧线路安装避雷器或避雷线能够抑制雷电直击或雷电感应引发的CVT一次侧过电压,但避雷器安装较密或避雷线接地间隔较短才能取得较好防护效果。     

10kV线路避雷器直击雷放电电流的影响因素研究

10 kV线路避雷器雷击放电电流是其试验方法、型号选择和运行寿命评估的关键问题。采用电磁暂态程序(EMTP)和电气几何模型法,分析了首次和后续雷击典型结构10 kV线路杆塔和导线的情况下,首次雷击和后续雷击的雷电流波头、波尾和幅值概率分布、杆塔接地电阻和杆塔高度等因素对避雷器放电电流的影响。结果表明:首次雷击引起的避雷器放电电流幅值、波尾、年预计雷击数比后续雷击大得多;取雷电流中值波头、中值波尾首次雷击杆塔情况下,避雷器放电电流波形能量大于标称放电电流8/20 s波形;雷电流幅值分布中值电流增大,线路避雷器放电电流波头、波尾、幅值和线路年预计雷击数都增加。     

500kV线路杆塔雷电冲击全波电磁暂态特性研究

为了研究土壤电阻率、雷电流幅值以及波前时间等不同因素对500kV线路杆塔在雷击时杆塔全波电磁特性的影响,建立了线路-杆塔-接地极一体化模型,计算了雷电冲击下考虑不同雷电流参数、土壤电阻率参数的500kV输电线路杆塔电磁暂态特性影响。计算结果表明,避雷线分流大小随着土壤电阻率和雷电流幅值的增加而增加,波前时间的改变对其影响较小;通过引下线向土壤散流的电流随着土壤电阻率的减小和雷电流幅值的增大而增大;接地体电压和横担电压均随着土壤电阻率和雷电流幅值的增加而增加,并不改变峰值出现时刻,波前时间的改变会同时改变峰值和出现时刻。     

海上风电场电缆-架空线输电系统雷击过电压暂态分析

为了研究大型海上风电场海底电缆-架空线输电系统雷击过电压的问题,在充分研究输电系统结构的基础上,使用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建暂态计算模型。考虑工频电压对雷击过电压的影响,重点研究分析了电缆长度、杆塔接地电阻、雷击距离、雷电流幅值等因素对暂态过电压的影响及其原因。仿真结果和分析表明:杆塔接地电阻和雷电流幅值的增大、雷击距离和电缆长度的减小会导致雷击过电压的增大。考虑避雷器的优化配置,能有效抑制海底电缆首末两端的过电压幅值,相关结论为海上风电场电气系统的防雷绝缘设计提供了一定参考。     

基于Wagner抵消场法的输电线感应过电压计算

由于使用条件的限制,规程法计算公式不能准确反映雷击杆塔塔顶时输电线路上的感应过电压。基于场抵消法理论,先计算雷击塔顶的单位方波响应,然后通过Duhamel积分求解任意雷电流波形下导线上的感应过电压。根据目前得出的主放电速度、上行先导与雷电流幅值的函数关系,利用MATLAB编写了雷击塔顶时输电线感应过电压的计算程序,获得了感应过电压的数值和随时间变化的波形,并总结了感应过电压幅值、时变特性及其影响因素和影响规律。     

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。     

1000kV交流紧凑型输电变电站雷击侵入波分析

受输电线路走廊的限制,紧凑型输电方式将会成为我国1 000kV特高压交流输电发展的趋势.由于输电导线之间的距离减少,一旦线路遭受雷击,雷电侵入波可能对变电站构成更大的威胁.针对雷击紧凑型输电杆塔产生雷电入侵波对变电站的影响进行研究,应用ATP-EMTP建立了雷电过电压沿不同输电类型侵入变电站的仿真模型,对比分析了不同输...     

330kV线路避雷器技术条件的研究

根据具体的线路杆塔结构 ,采用线路金属氧化物避雷器对 3 3 0 k V线路的耐雷水平进行了计算分析 ;具体比较了安装线路避雷器和未安装避雷器时雷击塔顶及雷击相线的耐雷水平 ;分析了雷电流的波形、接地电阻、档距、避雷器技术条件对输电线路耐电水平的影响     

超高压输电线路雷击事故分析及保护措施

介绍了可控放电避雷针的保护原理和线路避雷器的保护原理以及超高压输电线路典型雷击障碍的情况,并对障碍原因进行了分析和探讨。当被保护对象遭受绕击概率允许达到0.1%时,可控放电避雷针的保护角可达66.4°。对主要参数绕击概率和保护范围而言,可控放电避雷针的保护特性明显优于富兰克林避雷针;500 kV线路在雷电活动强的地区安装一组金属氧化物避雷器,即使杆塔冲击接地电阻达40Ω,耐雷水平也能达350kA,即装一组金属氧化物避雷器基本上能满足线路防雷要求。     

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。     

±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。     

110kV输电线路防雷措施的实验论证

为论证输电线路防雷措施的效果与可行性,以安徽池州供电局110 kV池潘438线路为参照对象,构建等比例线路模型与模拟地网,分别进行绕击与反击实验。通过对不同实验结果的对比、分析与总结,发现:加装侧向避雷针、减小避雷线保护角能有效防止绕击雷害事故的发生;降低杆塔接地电阻、架设耦合地线以及加强绝缘配合能够大幅减小反击雷害事故的发生。并在此基础上提出了池州电网110 kV输电线路针对性的防雷改造措施。     

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。     

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。     

线路避雷器对100O kV交流输电线路耐雷水平的影响分析

为分析线路避雷器对1000kV交流输电线路耐雷水平的影响,用ATP-EMTP软件建立相应的元件仿真模型,并就避雷器安装方式、工频电压和接地电阻对反击与绕击耐雷水平的影响进行仿真分析,分析结果表明：线路避雷器可显著提高1000 kV交流输电线路的耐雷水平,减少雷击跳闸事故。