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。     

山区500kV输电线路雷电屏蔽性能模型试验研究

雷害是影响500 kV输电线路安全稳定运行的主要因素之一,其中雷电屏蔽失效引起的跳闸占很大比例。特别在山区,雷电屏蔽失效引起的线路跳闸问题显得更为突出。为了深入研究超高压输电线路的雷电屏蔽性能,此次进行的山区输电线路绕击模型试验,考虑了斜山坡坡度、跨越山涧杆塔、非垂直落雷等因素的影响。试验结果表明,由于山区地形的影响,绕击率远高于平原地区。     

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。     

超/特高压输电线路雷电绕击防护性能研究

输电线路跳闸的主要原因是雷击闪络，这与线路现有雷击跳闸模型与线路实际运行情况存在较大差异有关。文中以电磁场理论为基础，对高杆塔下击距系数进行研究，利用自编程序仿真，结果表明击距系数随着杆塔高度的增加而减小，雷电流幅值对击距系数没有影响，利用线性拟合方式得击距系数β与杆塔高度日的关系式为：β=1．18—H/108．69。引入击距系数，提出利用改进的电气几何模型对超特高压线路绕击耐雷性能进行分析，并以500kV鸭福线路为例进行计算和分析，结果表明根据文中仿真模型所推导的β公式计算该线路的跳闸率与实际线路运行情况比较吻合。同时，分析了杆塔高度、地面倾角、线路保护角、线路绝缘强度等对输电线路绕击耐雷性能的影响。     

特高压交流输电线路的雷电屏蔽分析模型

绕击是引起超高压、特高压输电线路雷击跳闸的主要原因。将低电压等级输电线路绕击防护经验直接外推至更高电压等级时具有一定的局限性,可能导致新建线路的绕击耐雷性能显著低于预期值。基于先导发展的绕击分析模型细致地考虑了影响雷击发展物理过程各种因素的影响,较传统工程化分析方法更适用于新建电压等级线路的绕击性能评估。但由于对雷击物理过程和长间隙放电机理认识的不足,不同时期不同学者对雷击过程描述所采用的模型和方法不尽相同,若将现有学者所提出的绕击分析模型直接用于工程中,不同分析模型所得结果差异较大。为此,通过对比现有的雷电观测资料,认为Cooray提出的下行先导通道模型与最新的雷电观测结果比较相符;对迎面先导起始工程判据的对比分析结果表明,当导线对地高度10.0 m时,Rizk感应电压法和临界电晕半径法计算得的先导起始电压结果一致,外推至实际导线对地高度时,Rizk感应电压法的计算结果与长间隙放电理论相违背;同时依据长间隙放电理论,提出了下行先导和迎面先导的相对速度比近似等于迎面先导通道单位长度电压降与导线感应电压增量之比的迎面先导持续发展条件,建立了基于Schwarz-Christoffel变换的能考虑任意地形的2维特高压输电线路雷电屏蔽分析模型;该分析模型解释了传统先导发展模型无法解释的特高压输电线路ZMP2和ZBS2型杆塔的中相屏蔽问题。计算结果表明,在典型的平原、斜坡和山顶地形下,ZMP2和ZBS2型杆塔的绕击跳闸率低于设计预期值0.1次/(100 km.a)。     

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。     

±800 kV云广特高压直流线路雷电防护特性

雷击是造成输电线路闪络的主要原因之一.为了解决±800kV云广特高压直流线路的雷电防护问题,通过分析该线路的参数和调研线路沿线的雷电活动特点,以先导发展法为基础建立特高压线路雷击计算方法,对线路的反击和绕击防雷性能进行分析.首先调研了沿线各区域的雷电活动情况,给出了各区域境内的雷电日取值.然后,对云广特高压直流线路的雷击闪络特性进行了分析,给出了不同地形条件下地面倾角、绝缘强度、跨谷深度对雷击绕击特性的影响,以及杆塔高度、接地电阻等对雷击反击特性的影响.考虑地形对雷击故障的影响,通过地形加权和分段分析的方法求得线路各段的雷击闪络率.最后,就降低接地电阻、减小保护角等防雷措施进行了研究.     

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。     

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。     

对特高压直流线路绕击屏蔽的一种新观点

随着极线工作电压的提高,以单侧地线、极线及雷先导作为雷屏蔽研究模型已满足不了工程实际的需要。因此,以模拟电荷法为基础,将雷电先导、两侧地线、极线作为整体研究对象,考虑极线工作电压及极线分裂数,计算雷先导垂直下行过程中各导线表面场强变化,并运用Peek判据确定各导线对应的雷先导一级定位高度,合理解释特高压直流线路中存在的正极线绕击概率大的问题,提出了新的绕击屏蔽观点:特高压直流架空线路中仅负极线侧避雷线和正极线产生上行先导竞争拦截雷下行先导,正极线侧的避雷线屏蔽功能被削弱,未起到完全保护正极线的作用。     

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。     

输电线路绕击防护的新措施

针对当前输电线路故障开断重要原因的雷电绕击事故阐述了输电线路雷电屏蔽体系的构成、绕击发生的原因及绕击防护新措施的思路,提出了地线上加装水平侧向短针的绕击防治新措施。雷击模拟试验的研究结果表明,水平短针长度大于间隙的临界电晕半径时,该措施能显著防治绕击事故。根据长间隙放电理论、现场运行经验和模拟试验结果提出实际线路加装长度20cm或稍长的侧针,保护范围约6m。     

1000 kV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。     

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。     

超(特)高压输电线路耐雷性能计算方法综述

针对超(特)高压输电线路的反击耐雷性能、绕击耐雷性能特点,比较分析了采用规程法、行波法、蒙特卡洛法、故障树法、电磁暂态程序(electro-magnetic transient program,EMTP)法来计算反击耐雷水平的具体过程、优缺点,以及采用规程法、电气几何模型法、改进电气几何模型法、输电线路雷电绕击的先导发展模型法、输电线路绕击概率模型法来计算绕击耐雷水平的具体过程、优缺点,并提出今后超(特)高压输电线路耐雷性能的研究工作应放在雷击线路的传播过程和机理上,寻找更合理的计算模型和方法。     

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。