10kV配电线路雷电感应过电压分布特性计算研究

配电线路的绝缘水平较低,线路易受雷击影响产生雷电过电压进而导致闪络等故障,由雷电感应过电压导致的故障占线路故障总数的90%以上。本文研究了一种仿真计算配电线路雷电感应过电压的方法并分析了6种不同因素对配电线路雷电感应过电压的影响。为计算雷电感应过电压,本文选择TL模型作为雷电通道模型,选择Agrawal模型作为场线耦合模型,根据所选数学模型在ATP-EMTP中搭建出仿真模型对雷电感应过电压进行仿真计算,结果表明:雷击点距线路中点最近时线路中点雷电感应过电压是线路最大雷电感应过电压。通过仿真时改变影响因素的数值得到,雷电感应过电压幅值随雷电流幅值的增大而增大,随雷电回击速度的增大而增大,随雷击点到线路距离的增大而减小,随雷电流波头时间的增大而减小,随线路高度的增大而增大,随土壤电导率的增大而减小。研究结果对配网雷电防护具有实际工程意义。     

基于EMTP的配电系统终端雷电感应过电压防护分析

配电线路因雷电感应导致故障的比例要远高于雷电直击,因此需要合理分析配电系统终端的雷电感应过电压防护。通过EMTP中的MODEL模块编程计算线路雷电感应过电压,分析雷击点距线路垂直距离和回击速度对配电终端过电压的影响,讨论不同负载性质下终端过电压随低压线路长度趋势,最后分析配电终端前安装SPD的防护效果。分析结果表明:10 kV线路附近发生雷击时,传递至低压配电终端的雷电感应过电压幅值仍然较高,会超过设备冲击耐受电压;配电终端雷电过电压随着雷击点距线路垂直距离的增加而降低,随着回击速度的增加而增大;配电终端过电压在阻性负载与感性负载幅值较小情况下随着220 V线路长度增加而降低,在容性负载情况下随着线路长度的增加而增大。配电终端前安装SPD后能够有效降低负载过电压,较好地保护终端设备。     

分布式光伏系统接入配电线路感应过电压特性分析

雷击感应过电压是造成有源配电系统故障的主要原因，研究分布式光伏系统接入配电线路后感应过电压特性具有重要意义。在ATP中搭建了分布式光伏系统接入10 kV配电线路感应过电压计算模型，计算了雷击有源配电线路不同位置时，配电线路侧和光伏侧感应过电压的变化规律，并提出了相应的防雷配置优化策略。结果表明：当雷击线路杆塔附近地面时，线路上产生的感应过电压会影响光伏系统稳定运行；当雷击光伏阵列金属边框时，不会对配电线路造成影响；在并网变压器高低压侧分别安装避雷器和SPD时，变压器和光伏侧设备不受配电线路侧感应过电压的影响。     

配电线路雷电感应过电压避雷线防护效果分析

雷电感应过电压是导致配电线路运行故障的主要因素之一,需要合理分析避雷线对线路感应过电压的防护效果。利用EMTP中的model模块编程计算配电线路雷电感应过电压,分析安装避雷线对感应过电压的抑制作用。讨论雷击点距线路距离、避雷线高度、避雷线数量和位置、多点接地间隔等因素对感应过电压抑制效果的影响。研究结果表明:配电线路安装避雷线能够明显抑制线路雷电感应过电压;随着雷击点距线路距离的增大,避雷线的抑制效果有所增加;避雷线高度越高,对感应过电压的抑制效果降低越明显;避雷线数量的增加能够增大对感应过电压的抑制效果,尤其是在接地电阻阻值较低的区域。避雷线对感应过电压的抑制效果随着避雷线接地间隔的缩短而增大,在线路绝缘子串闪络电压较低情况下可以通过缩短避雷线接地间隔来确保线路不发生两相闪络。     

雷击临近建筑物土壤散流引发配电线路雷电过电压及防护

为研究雷击配电线路附近建筑物时,土壤散流引发配电线路雷电过电压及防护效果,采用专业防雷计算软件CDEGS建立建筑接地网及临近配电线路雷电过电压仿真模型,分析了配电线路与临近建筑接地网间距、土壤电阻率、雷电流幅值和配电线路接地网长度对配电线路上雷电过电压的影响,并仿真验证了引流法和绝缘间隔法的防护效果。研究结果表明：配电线路电位随间距的增大而减小,随土壤电阻率和雷电流幅值的增大而线性增大,受配电线路接地网长度影响不大;引流法和绝缘间隔法能有效地降低配电线路接地体上电位,水平外延法引流降压效果更好,可以将配电线路接地体上电位降到56 kV以下,有效地避免雷电反击事故发生的概率。本研究可为实际配电线路雷电过电压和防护提供参考。     

架空配电线路感应雷过电压仿真分析

架空配电线路绝缘水平较低,因此雷电感应过电压引起的雷击跳闸率很高。为了分析配电线路感应雷过电压的特性,介绍了感应过电压的计算方法,使用二阶时域有限差分法(FDTD)计算感应过电压,以实际线路为例,分析了线路结构、雷电流参数、大地电导率及负载对感应过电压的影响。结果表明,线路高度的增加会使感应过电压增大;雷电参数对感应过电压计算结果影响较大;当大地电导率小于,其对感应过电压的影响不可忽略,计算分析时应予以考虑;需要对短时呈容性的设备做好防雷保护工作。     

高耸建筑群对10kV配电线路感应雷雷击特性的影响

为了分析高耸建筑物如何降低雷击时10 kV配电线路感应雷过电压,首先根据珠江三角洲某镇10 kV配电线路雷击故障点分布情况,统计出建筑密集的城市区雷击故障点数要明显少于郊区。其次,根据电气几何模型原理和雷电先导发展阶段的电场分析得出建筑物高度越高、上表面横截面积越大,建筑材料的介电常数越大建筑物对10 kV配电线路的屏蔽效果越好。最后,通过ANSYS仿真分析出无建筑时导线周边电场畸变比有建筑时严重的结论,进一步证明建筑物对10 kV配电线路遭受感应雷过电压具有屏蔽和保护作用。     

考虑全雷击过程架空配电线路防雷性能计算分析

架空配电线路分布广泛且线路绝缘水平低,易发生直击雷和感应雷闪络故障,为了考虑配电线路受直击雷和感应雷过电压的综合影响,建立了配电线路耐雷性能计算模型。首先基于ATP-EMTP建立线路直击雷和感应雷过电压模型对线路耐雷水平进行仿真计算,然后通过电气几何模型并结合线路感应雷耐雷水平关于雷击点至线路距离的拟合关系式,对线路直击雷和感应雷闪络区域进行划分,进而计算得到线路直击雷和感应雷跳闸率,最后,计算分析了杆塔高度和大地电导率对配电线路耐雷水平以及雷击跳闸率的影响规律。计算结果表明,杆塔高度与大地电导率均会不同程度的影响直击雷和感应雷跳闸率,进而影响总跳闸率,降低杆塔高度和增大大地电导率可降低配电线路雷击跳闸率以提高配电线路耐雷性能。     

根据电气几何模型对10 kV配电线路雷击跳闸率的计算分析

为了实现对10kV配电线路防雷性能的评估,制定相应防雷措施.首先根据计算雷击跳闸的电气几何模型原理制定10 kV配电网的电气几何模型,考虑雷击大地时在导线上产生感应过电压的影响.其次,通过对比分析直击雷暴露距离和感应雷暴露距离得出计算10kV配电线路的雷击跳闸率计算公式,以昆明某地区典型线路为例计算其雷击跳闸率,所得结果与实际情况比较符合.最后,根据电气几何模型分析了加强绝缘和安装线路避雷器两种情况的不同配置下的跳闸率降低效果,为10kV配电线路防雷计算与防雷措施评估提供了一个新方案.     

基于PSCAD/EMTDC软件的配电线路感应过电压计算方法

对配电线路的感应过电压及耐雷性能进行研究。通过相模变换将Agrawal模型转换为模量的波动方程,根据特征线法对波动方程进行分析,得到感应过电压的等值计算电路,并对雷电电磁场的计算方法进行简化。建立感应过电压在PSCAD/EMTDC软件中的计算模型,与数值计算方法比较以验证模型的准确性,分析土壤电阻率对感应过电压的影响及避雷器、耦合地线降低感应过电压的效果。结果表明,应对土壤电阻率较高地区配电线路重点保护;线路绝缘水平较低时(150 kV)要有效降低感应过电压,在土壤电阻率较低、较高时避雷器间距分别不宜大于400 m、200 m,绝缘水平较高(300 kV)且土壤电阻率较高时,避雷器间距不宜大于400 m;耦合地线与线路高度差越小,降低感应过电压效果越明显。     

配电线路雷电感应过电压的避雷器防护分析

雷电感应过电压导致配电线路发生跳闸或故障的比例要远高于雷电直击,因此需要分析采用线路避雷器对配电线路感应过电压的防护效果。利用EMTP软件编程计算线路雷电感应过电压,分析安装线路避雷器对感应过电压的防护效果,讨论雷电流幅值和雷击点距线路距离、避雷器安装间距、接地电阻对避雷器抑制感应过电压效果的影响。分析结果表明:配电线路安装线路避雷器后能够在一定程度抑制雷电感应过电压;雷电流幅值越高、雷击点距线路近,避雷器抑制感应过电压的效果越弱;避雷器安装间距影响对感应过电压的防护效果,安装越密,线路感应过电压降低越明显。接地电阻对避雷器感应过电压防护影响非常大,过高的接地电阻会严重削弱避雷器对感应过电压的抑制效果,因此需要尽可能降低避雷器接地电阻。     

配电变压器雷害绝缘故障影响因素及其防护措施研究

配电变压器的安全运行面临着严重的雷害威胁,需要合理分析其雷害绝缘故障影响因素。通过EMTP软件计算配电变压器遭受的雷电直击过电压和感应过电压,根据雷电过电压和绝缘故障出现的随机特性,利用区间组合统计法考虑雷电流幅值、雷电流波头陡度、雷击方位等因素的影响,计算配电变压器雷害绝缘故障概率。讨论线路安装避雷器、变压器高压侧安装避雷器对于降低配电变压器雷害绝缘故障的防护效果。分析结果表明:配电变压器雷电过电压波形均存在一定程度振荡,感应过电压波形振荡更为剧烈,但雷电直击过电压对变压器绝缘危害更大;配电变压器过电压概率密度分布曲线随着雷电流波头时间的减小、雷击点距线路水平距离的减小而整体右移,出现高幅值过电压的概率增大,导致变压器绝缘故障概率随着波头时间的减小、雷击点距线路水平距离的减小而增大。配电线路和变压器高压侧安装避雷器能够有效减少变压器雷害绝缘故障,但防护效果受接地电阻影响非常大,因此需要尽可能降低避雷器接地电阻以减少绝缘故障。     

避雷线对高压架空配电线路雷电感应电压影响的分析

电力系统的电压等级对电力线路雷电过电压的产生起着决定作用。在架空配电线路中,直接或间接由雷击引起短暂的雷电过电压,可通过改变线路结构、安装避雷器和架设一根或多根避雷线来提高线路的耐雷水平,增加线路的临界冲击闪络电压。该文旨在分析雷击附近配电线路时避雷线对降低浪涌幅度的有效性的影响。创新性的通过缩比模型实验和计算机仿真,分析避雷线相对于每相导体的相对位置、避雷线的间距、接地电阻、雷电流的陡度以及雷电通道相对于接地点的相对位置等相关参数的组合对感应电压的影响,并用避雷线和相导体之间的电压Upg与在没有避雷线的情况下相线上的感应电压U′p的比值来表示避雷线的抑制作用,最后对仿真结果和实验结果作比较、分析。得出如上各个因素对不同情况下感应电压的影响。本文的研究结果将对以后高压配电线路的防雷起一定的指导意义,有重要的参考价值。     

避雷器接地电阻对10 kV配电线路终端设备雷击暂态特性影响分析

雷电击中配电线路后,沿线路入侵的雷电浪涌十分容易造成配变低压侧设备的损坏,安装避雷器能够提高线路的耐雷水平,为了有效的提高避雷器的防雷效率,有必要分析其对线路终端设备雷击暂态特性的影响。利用EMTP软件搭建完整的安装柱上变压器的配电系统模型,分析避雷器接地电阻、安装避雷器的杆塔之间的间距及敷设避雷线三种因素对终端设备雷击暂态特性的综合影响。结果表明:终端设备过电压随避雷器接地电阻的增大而增大,接地电阻越大,增大幅度越小;敷设避雷线后,终端设备过电压有一定程度的降低;安装避雷器的杆塔之间的距离越小,终端设备过电压也越小。最后得出通过避雷线的安装以及减小安装避雷器的杆塔之间的距离,可以在不降低终端低压设备雷电防护水平的情况下适当的增加高电阻率地区避雷器的接地电阻,所得结果对于降低接地结构的成本以及对配电线路终端设备的雷电防护有一定的指导意义。     

胜利油田输电线路防雷的研究

针对胜利油田采油场用电设备采用配电型避雷器进行保护收效不理想的情况,对油田6kV及1140V线路的雷电过电压情况进行了分析及研究,认为在雷击线路时,会产生感应过电压,反击过电压和雷击导线过电压。感应过电压的耐雷水平约为86kA;反击过电压的耐雷水平约为(21￣28)kA;雷击导线过电压的耐雷水平约为2kA。提出通过架设线路型无间隙避雷器和线路型空气间隙避雷器来提高线路的耐雷水平,通过一个雷雨季节的验证,防雷效果十分明显。     

土壤电阻率对10kV架空线路雷害风险的影响研究

雷害风险的准确评估对10kV配电架空线路的防雷设计与改造工作具有重要意义。通过建立仿真模型,根据大量仿真数据提出了计及土壤电阻率的感应雷过电压幅值计算公式。在此基础上,建立了基于蒙特卡洛方法的10kV配电架空线路雷击跳闸率计算模型,研究了土壤电阻率对雷害风险的影响。结果表明:10kV线路的感应雷过电压幅值和雷击跳闸率随着土壤电阻率的升高而明显增大,各地区的防雷设计和改造方案需根据雷电活动情况和土壤电阻率进行具体设计。     

10kV架空线路雷击断线研究与防护

由于10kV架空裸导线雷击断线事故频繁发生,难以满足用户对可靠性和安全性的要求。以架空线路的结构参数为基础,采用ATP-EMTP仿真软件建立配电网感应雷击过电压模型,研究分析雷电发生时绝缘子两端的电压变化,比较各种防雷措施对限制雷电过电压的效果,得到了一定线路参数下的仿真数据。并结合雷击断线现场实际情况进行分析,提出了"综合防治"雷击过电压的措施,有效降低了绝缘子两端的雷击过电压,对减少架空配电线路雷击断线事故发生,提高配电网的安全可靠运行有重要意义。     

10kV架空配电线路感应雷过电压暂态特性分析

研究架空配电线路的感应雷过电压特性对分析配网雷击风险有重要意义。基于传输线模型和电磁场理论,计算了回击过程产生的空间电磁场,先导发展过程产生的静电感应影响了线路上的过电压波形。采用Agrawal场线耦合模型和时域有限差分法(FDTD)求得导线上产生的散射电压。通过与文献实测结果对比,验证了方法的有效性。针对典型的10kV架空配电线路,分析了先导发展速度、雷击点与导线间的水平距离、导线高度和雷电流幅值不同时的感应过电压波形特性。结果表明:先导发展速度越快,感应雷过电压波前时间越短,过电压幅值越大,越容易造成线路绝缘闪络。     

考虑线路走廊环境的35kV配电网避雷器优化配置研究

雷电过电压是造成配电网事故的主要因素,目前安装避雷器是配电线路防雷的重要手段。采用蒙塔卡罗法来模拟雷电过程,结合电力仿真软件ATP/EMTP对某35kV配电网线路避雷器的优化配置进行研究,重点考虑了不同接地电阻以及线路走廊情况下,不同的避雷器配置对防雷效果的影响。结果表明,线路走廊有树木时,可较大的降低雷电直击线路的概率,减少雷电闪络,但较高的树木也使得感应雷闪络概率升高。杆塔的接地电阻对避雷器防雷效果有较大的影响,应尽量减少接地电阻。     

基于EMTP的10 kV配电线路雷电感应跳闸率计算

雷电感应过电压导致的10 k V配电线路跳闸事故十分频繁,需要合理计算线路雷电感应跳闸率并采取针对性防护措施。利用EMTP中的MODEL模块编程计算线路雷电感应过电压,建立线路模型考虑线路闪络跳闸情况,利用区间统计法求取配电线路雷电感应跳闸率,分析线路工频电压对感应跳闸率的影响,最后讨论安装避雷器的防护效果。分析结果表明:配电线路三相感应过电压波形较为类似,过电压幅值相差不大;雷击点距离线路越近,感应过电压可能引发的线路跳闸次数越多;线路工作电压对雷电感应跳闸率的影响很小,基本可以忽略。安装避雷器可以降低雷电感应跳闸率,每基杆塔安装避雷器的相数越多,避雷器安装间隔越密,防护效果越明显。