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。     

高压输电线路雷电绕击分析方法及模拟试验研究*

大量线路雷电跳闸故障统计资料显示,雷电绕击是引起电压等级为500 kV及以上输电线路雷击跳闸的主要原因。综述了几种有代表性的输电线路雷电绕击分析方法,并介绍了在南方电网昆明特高压基地开展的雷电绕击模拟试验研究。试验模拟了下行雷电先导接近线路时输电线路上行先导起始和发展的过程。试验结果表明,导线、地线会产生上行先导放电,且地线上行先导放电起始易于导线,导线、地线上行先导发展速度约为1.2～2.4 cm/?s。该结果可为雷电绕击分析提供了试验基础和物理参数。     

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。     

综合考虑风偏、地形和工作电压的特高压交流线路雷电绕击性能

由于特高压线路本身的特点,雷电绕击是危及特高压输电线路安全可靠运行的主要因素之一,而现有评估输电线路绕击跳闸率的EGM模型难以取得与线路实际运行经验相一致的结果.为确保我国特高压线路安全稳定运行,研究改进特高压架空线路的绕击性能预测模型是当前我国特高压试验示范工程亟待解决的重要课题之一.本文综合考虑国内外已有成果,包括雷电对导线,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,提出综合考虑这些因素的改进EGM.应用改进模型,对我国UHVAC试验示范工程初步设计的ZMP2和ZBS2塔型的线路进行了绕击性能分析.仿真结果表明,随着地面倾角的增大,在只考虑导线工作电压峰值和考虑导线工作电压随相位变化这两种情况下,绕击跳闸率差别可达0.16次/100km·a,因此必须考虑雷击时导线工作电压相位的概率分布.随着风速和地面倾角的增大,绕击跳闸率呈加速度增长.杆塔为ZBS2的线路,在所考察范围内不会发生绕击跳闸,而杆塔为ZMP2的线路,只有当地面倾角小于10°时,才能满足特高压线路对绕击跳闸率的要求.     

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。     

基于先导发展法的特高压直流输电线路绕击特性分析

雷电绕击是影响高压输电线路安全稳定运行的关键因素之一,特高压直流线路对雷电防护的需求与常规线路相比更加迫切。为此介绍了基于先导发展法的特高压直流线路雷电绕击跳闸率分析方法;利用该方法针对±800 kV特高压直流线路绕击特性开展仿真研究,分析了绕击跳闸率随绝缘水平、保护角的变化规律,研究了典型地形条件下雷电绕击路径和绕击电流的分布特性,分析了山坡、山脊和跨谷地形条件下线路的绕击跳闸率,研究了线路极性对跳闸率的影响。研究表明,减小保护角可明显降低绕击跳闸率,在山坡地形条件下,外侧导线由于受屏蔽减弱更易受到雷击,雷电先导可从近似水平的方向击中导线;跨谷深度增加时,由于地面屏蔽作用减小,雷击跳闸率明显提高;理论分析和运行经验都表明,直流线路正极导线遭受雷击的概率远高于负极,线路位于山脊时雷电绕击基本发生在正极导线侧。     

考虑先导发展随机性的输电线路雷击仿真模型

随着电压等级的升高,由雷电绕击而引起的线路跳闸事故所占比例越来越大。为准确评价线路的绕击耐雷性能,考虑先导发展随机性,运用模拟电荷法,建立了输电线路雷屏蔽性能的雷击仿真模型。仿真结果表明:随着下行先导随机发展的方向由靠近输电线路变为远离输电线路,雷击目的物也由地线逐渐转变为导线,并最终变为大地;相比地线,导线上的上行先导较难产生。算得的对地击距与IEEE推荐的击距公式一致,绕击概率与雷击模拟实验结果相符,证实了模型的可信性。     

云广±800 kV特高压直流输电线路耐雷性能研究

国内外运行经验表明,雷击是造成输电线路跳闸的主要原因。基于杆塔的多波阻抗模型和基于先导发展的雷电屏蔽模型,分析了云广±800 kV特高压直流输电线路的反击、绕击耐雷性能及其影响因素。结果表明：随着杆塔高度的降低,冲击接地电阻的减小,线路反击性能增强;随着保护角的减小,地面倾角的减小,海拔的降低,线路雷电屏蔽性能增强;引起特高压输电线路雷击故障的主要因素是雷电绕击,建议特高压输电线路采用负保护角运行。     

超特高压输电线路绕击屏蔽模型及计算方法

大量线路运行经验和雷电跳闸故障统计资料表明,雷电绕击是引起500k V及以上超特高压电压等级输电线路雷击跳闸的主要原因。本文较为详细地介绍了目前用于分析输电线路绕击耐雷性能的规程法、电气几何模型法、改进电气几何模型法、先导发展模型法、基于分形理论的先导发展模型法等各种绕击屏蔽模型和计算方法,并就今后的研究方向与侧重点提出了自己的见解。     

雷电先导分形特性及其在特高压线路耐雷性能分析中的应用

从对雷云放电过程的观测以及研究可知,雷电放电通道的发展具有确定性及随机性的特点。如何描述这两种特性在雷电先导发展过程中所起的作用以及规律,是输电线路分形先导发展屏蔽模型中需要解决的关键问题之一。为此,应用分形理论对放电通道进行了描述,同时建立了基于分形特性的雷电屏蔽模型,将该模型应用到我国第1条特高压直流输电线路—云广±800 kV特高压直流输电线路的雷电屏蔽性能的分析中。运用盒维数法对雷电模拟路径的分形维数进行计算,研究了分形参数η值对雷电发展路径的分形维数的影响,通过与实际雷电先导路径的分形维数相比较,确定了模型中分形参数η值。在该模型的基础上提出了采用输电线路空间绕击概率曲线对输电线路的雷电屏蔽性能进行分析。结果表明:这种分析方法可以有效地反映出空间分布对输电线路雷击的影响,能够更准确地、全面地对雷击导线事故进行分析。采用基于分形先导发展模型的绕击耐雷性能评估方法,对不同线路参数下特高压直流输电线路的绕击耐雷性能进行了评估,为超特高压输电线路的防雷设计提供依据。     

基于长间隙放电研究雷电屏蔽问题的进展

长间隙放电是研究地面物体雷电屏蔽问题的最有效手段之一。首先介绍了国内外在雷电击距、直击雷防护措施的屏蔽性能试验和雷电迎面先导过程研究3个方面所取得的进展,并结合最新开展的长达6 m间隙尺度的放电试验观测,对现阶段上述3个方面研究所存在的问题进行了分析。认为基于雷电击距建立的电气几何模型(electric geometry model,EGM)仅适用于小尺度目标物的雷电屏蔽性能分析,现有的雷电屏蔽模拟试验方法仅能近似模拟不存在雷电迎面先导时的雷击过程,无法完全证明以提前流注发射模型装置为代表的非传统防雷装置具有比传统措施更优越的屏蔽性能。大尺度目标物的雷电屏蔽问题应聚焦于雷电迎面先导过程的研究,建立并完善雷电迎面先导过程的模拟试验方法和物理仿真模型。     

基于随机理论的特高压输电线路雷电屏蔽模型(英文)

The operation data obtained abroad indicates that shielding failure in UHV transmission lines mostly accounts for the tripping-out accidents introduced by lightning striking the transmission line.Based on the discharge theories of long air gap and randomness theory,a leader progression model of lightning shielding failure is presented in this paper.The random characteristics of the downward and upward leader are simulated in this model.The ground slope angel is also considered in this model by using coordinate transformation.Moreover,the system voltage is also taken into consideration in this model.The simulation results show that the good agreement between this model and the field data.And the results suggest that return striking exist obviously in UHV transmission line.     

基于分形理论的超特高压线路绕击耐雷性能评估

超特高压输电线路雷电屏蔽模型对线路的防雷设计有着重要的指导意义。为此研究了一种基于分形理论的输电线路绕击先导发展模型,首先从雷云电荷分布、上行先导起始、上下行先导发展和最终判据等方面研究了分形先导发展模型计算流程中的关键问题。并根据分形理论研究了上下行先导发展的电介质击穿模型DBM以及实现方式,通过雷电先导发展过程中空间电场的计算,得出了先导向空间各可能击穿点发展的概率分布,实现了雷电先导发展过程的分形生长。基于分形先导发展模型,还给出了超特高压输电线路绕击耐雷性能的评估方法,结合雷电流空间概率分布和由分形先导模型计算得出的绕击概率分布,可计算得出输电线路的绕击率。此方法在±800kV特高压输电线路上的绕击耐雷性能评估中的应用表明,该方法不仅能获得较精确的绕击率,同时使先导发展过程中既保持了沿最大场强发展的概率最大这一确定性因素,也呈现了先导发展的随机性因素。     

特高压交流输电线路中相绕击模拟试验研究

特高压交流输电线路ZBS2型酒杯塔的两地线间距大,因此研究其中相雷电屏蔽性能十分必要。文章采用按63﹕1的比例缩小的线路模型,考虑导线电压,使用更能逼近自然雷电的操作波进行了大量的冲击放电试验,得出了中相绕击的最大高度。根据文中的试验结果可知,换算出的中相临界绕击电流小于耐雷水平,验证了分别采用电气几何模型方法和先导模型方法得到的计算结果的正确性。试验结果还表明,ZBS2型杆塔线路中相有绕击的可能性,但不会导致闪络。     

避雷针迎面先导发展物理过程仿真研究

开展避雷针迎面先导起始及发展过程的仿真研究对建立正确的雷电屏蔽分析模型具有重要意义。基于长间隙放电的物理机制,建立了包括正极性电晕起始与流注发展、先导起始、先导–流注体系发展等物理过程的迎面先导发展物理过程仿真模型,并使用实验室和自然雷电条件下的迎面先导发展过程观测结果对其进行了验证,最后采用该模型对避雷针迎面先导特性进行了分析讨论。结果表明:该模型的计算结果与实验室条件下和一次自然雷电条件下获得的正极性迎面先导发展过程观测结果相吻合;迎面先导起始时刻随着雷电流幅值和避雷针高度的增加而提前;避雷针迎面先导的发展过程主要受雷电流幅值、避雷针高度影响,其发展速度随着下行先导的趋近而逐渐增加;由实验室条件下的正极性棒–板间隙放电获得的先导起始特性直接用于自然雷电中正极性迎面先导起始的计算,以及在迎面先导发展过程的计算中假设迎面先导发展速度与下行先导发展速度成一固定比例是不合适的。     

基于先导发展的特高压线路雷电屏蔽模型研究

基于长空气间隙的放电理论建立雷电屏蔽的先导发展模型,利用该模型进行特高压直流线路雷击过程仿真,并计算文献中给出的实际线路的雷电屏蔽性能。仿真计算结果表明：特高压线路存在明显的“回头雷击”现象;利用雷电屏蔽模型计算的结果较电气几何模型计算的结果更接近实际运行数据,可用于工程实际仿真计算。     

高压输电线路先导发展绕击分析模型研究

雷电绕击是关系到特(超)高压输电线路安全稳定运行的关键问题之一。针对特(超)高压输电线路的特点,在总结前人研究结果的基础上,提出适用于特(超)高压线路的雷电上行先导起始判据,建立了基于先导发展法的绕击模型,并以日本特高压同塔双回线路的运行经验对模型进行了验证。基于该模型,对不同地形条件下、考虑线路运行电压的特高压直流线路的雷击问题进行研究,为改善线路的防雷性能提供帮助。     

改进先导传播模型法500 kV架空线路雷电绕击分析

用先导传播模型法(leader progression model,LPM)分析架空输电线路的防雷特性的关键在于主要模型参数、先导起始和拦截判据的确定。参考国际上对长间隙放电研究的成果,考察LPM中参数和判据的适用性,提出对LPM的判据改进。并且考虑雷云的背景静电场和线路运行电压的影响,建立改进的先导模型法。经改进的LPM应用于平原和山区地形条件下的500 kV架空线雷电绕击分析计算。改进前后的计算结果与运行经验数据的对比分析表明,该改进先导模型法的计算结果与我国500 kV架空线路的运行经验数据相吻合。     

导线电压对电气几何模型的雷电击距的影响

使用击距描述的电气几何模型广泛用于输电线路的雷电绕击分析。由于没有考虑导线工作电压的影响，导致其分析超高压及特高压输电线路的雷电绕击概率与实际运行数据存在一定的偏差。本文采用基于电磁场理论和模拟电荷法的雷电先导发展模型模拟向下发展的雷电先导的发展过程，分析了雷电击距与雷电流、导体高度和导体电压之间的关系，提出了考虑工作电压后水平导体雷电击距的修正方法。