基于电磁波弥散现象的电感型限陡避雷器的研制

较大的雷电流陡度是雷电流产生破坏的重要原因之一。从电磁波弥散现象出发,改用电感型阻抗对闪电限流并将其运用在线路防直击雷上,研制一种新型的防直击雷装置——电感型限陡避雷器。ATP仿真和实验均表明,限陡避雷针的使用,能有效的降低雷电流陡度,降低塔顶电位。限陡避雷器为电力系统防雷又提供了一个新的手段。     

电感型限陡避雷器的研制

雷电流陡度是雷电流产生破坏的重要原因之一。从电磁波弥散现象出发,用电感型阻抗对闪电限流并将其运用在线路防直击雷上,研制一种新型的防直击雷装置一电感型限陡避雷器。通过ATP仿真和实验结果表明,限陡避雷器的使用,能有效的降低雷电流陡度,降低塔顶电位。限陡避雷器为电力系统防雷又提供了一个新的手段。     

雷电流最大陡度及幅值的频率分布

雷电流参数的测量是进行雷电研究的基础工作，对于研究雷电特性、分析雷害事故、鉴定雷击跳闸事故责任、探讨防雷对策及为绝缘配合设计提供精确的原始数据均具有十分重要的意义。在电力系统防雷保护与雷电特性基础研究工作中，雷电流的最大陡度、幅值具有重要的意义。该文采用记录品质较好的金属磁带作磁卡的磁层，对雷电流幅值、最大陡度进行了实地测量，并对测量数据进行了深入的研究。进而提出中国桂林地区雷电流最大陡度与幅值的频率分布曲线，为电力系统的防雷研究提供了很好的手段和真实的数据。     

磁带直接测量雷电流最大陡度的方法与机制

雷电流最大陡度是导致二次设备电磁感应过电压、输电线路反击过电压的关键参数。统计表明，电力系统事故中50%与雷击有关，而在雷击事故中有50%与雷电流最大陡度有关。将两条互相垂直的预录有基准信号的同型号磁带同时置于雷电通道旁，可实现直接测量雷电流最大陡度。文中建立了雷电流产生的磁场对磁带磁化的物理及数学模型，并定义磁力线垂直穿过一条磁带正面为磁带水平放置，垂直穿过磁带侧面为磁带垂直放置。研究表明：水平放置磁带的消磁长度由雷电流产生的磁场强度和在磁带中感应的与其陡度成线性关系的感应电流共同产生；垂直放置磁带的消磁长度仅与雷电流产生的磁场强度有关，而其感应的电流对磁带的消磁长度可忽略不计。故计算两条磁带的消磁长度差可直接测出雷电流最大陡度。经实验验证，该测量方法误差小于5%。     

雷电先导中光电离效应加速雷电流上升率的机理研究

考虑先导中的光电离效应,通过建立并求解光电离数学模型,求出雷电放电的电荷密度及雷电流上升率的随时间变化规律,得出了雷电流最大陡度出现在雷电流峰值附近的结论.     

雷电流陡度与幅值的相关性初探

用改进型磁钢式雷电流陡度仪于1983～1987年在浙江省共实测得雷击塔顶20个陡度数据，雷击档内向两边分流的入塔电流98个陡度值，它们各自与其幅值的相关系数分别为＋0．51与＋0．75，正紧密相关，因此可将雷电流的波头时间τ1粗略地看成常数，DL／T620—1997标准中取n=2．6μs。据此，根据雷电流幅值累积概率分布公式lgP=-I／88，反推得出浙江电网雷电流陡度的累积概率分布式。     

110kV高压输电线路杆塔分流系数的研究

高压输电线路是电力系统的薄弱环节,为解决如何防止输电线路雷击闪络、避免雷击跳闸的难题,研究了关键参数雷电流分流系数及影响它的两个重要方面雷电流幅值和最大陡度。用EMTP软件和不同的雷电流模型仿真模拟,分析不同幅值和不同波头的雷电流对杆塔分流系数影响的结果表明,相同波形雷电流,幅值改变对杆塔分流系数影响较小,而雷电流陡度改变的影响较大。最后用金属磁带测量实验验证了仿真结果的正确性。     

基于雷电流传输特性与时频特性的防雷器件应用设计与应用分析

在电力系统的防雷保护中,雷电流的传输特性和时频特性直接影响了雷击杆塔后的塔顶的暂态过电压水平,进而决定了输电线路的雷击闪络率。提出一种基于雷电流传输特性与时频特性的防雷器件的设计方法,该器件能够有效地改变雷电流的波形与幅值;通过大幅度增加雷电流波前时间和减小雷电流幅值的方法,防雷器件能有效降低杆塔塔顶雷击后的暂态过电压水平,进而降低输电线路的反击闪络率。冲击电流试验结果表明,雷电流波前时间越短、波形陡度越高,防雷器件对其陡度的抑制效果越显著,雷电流波前时间增幅越大,雷电流幅值衰减也越大,防雷效果越好。防雷器件独特的设计和良好的防反击性能使其在500 k V以下输电线路防雷中具有较大的应用前景。     

磁钢式雷电流陡度仪

本文简要介绍了雷电流最大陡度近似测量的基本原理和测量误差分析,对陡度仪的几何与电气参数的选择作了较详细的介绍。在本文基础上制成了已供观测单位使用的磁钢式雷电流陡度仪。     

雷电流参数实时测量系统设计

设计了一种雷电流参数实时测量系统。首先,介绍磁带测量雷电流参数的机理。然后,利用单片机对磁带机进行控制,实现对雷电流的实时测量,并利用GPRS无线通信网络、Internet通信网络实现雷电流参数的远程传输。最后,采用VisualC＋＋编写数据监控中心软件,对测量模块传送来的信息进行处理,得出雷电流的幅值、陡度。实验证明,该系统能对大范围、区域性的雷电流参数进行测量,同时能够快速定位雷击点、准确掌握雷电活动规律、对雷害实施有效的监测和预警,具有一定的工程实用价值。     

JG及ZGUT型铁塔防绕击避雷针的应用

针对输电线路的雷电绕击问题,阐述了发生雷电绕击的原因,研究了防止绕击雷的方法。结合江西省输电线路的运行经验,分析了JG及ZGUT型铁塔绕击跳闸的原因,提出了防止JG及ZGUT型铁塔绕击跳闸的新措施。研究表明,在JG及ZGUT型铁塔的导线悬挂点横担上安装TH型避雷针,可以减少JG型铁塔的中相跳线保护角和ZGUT型铁塔的中相导线保护角,大幅度降低雷击故障跳闸率。     

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。     

避雷针和半导体消雷器的火箭引雷试验分析

介绍了对普通避雷针和半导体消雷器进行的火箭引雷试验,列出了全部试验结果,包括用普通照相机的B门进行静态拍摄所得的典型照片以及用示波器记录的雷电流波形。讨论了雷击半导体消雷器和普通避雷针间的显著差别,说明半导体消雷器具有极大的限流能力。     

考虑杆塔等效半径变化的高杆塔雷击暂态特性分析

分析雷击输电线路杆塔时的暂态特性,对输电线路上电气设备的绝缘配合设计具有重要的指导意义。在国内外已有波阻抗杆塔模型的基础上,考虑高杆塔主体和呼高部分随高度的减小而等效半径增大,使得各部分波阻抗值减小的情况,对高杆塔进行细分,仿真研究高杆塔多波阻抗模型的分段数对雷电波传播的影响。通过比较和分析不同段时雷电流波形、雷电流幅值及接地电阻对杆塔雷击暂态特性影响,得出若对高杆塔主体进行细分段,则有其上过电压降低,暂态过程较长的结论。     

山区220 kV新型错层横担直线塔防雷性能研究

针对山区地形坡度影响输电线路杆塔防雷性能的问题,为降低山区输电线路的雷击跳闸率,设计了一种220 kV新型错层横担直线塔。分析了错层横担直线塔在不同坡度条件下的防雷性能,确定了错层横担杆塔在山区地形的可行性,建立了新型错层结构杆塔的多波阻抗模型及其接地体等效电路模型。基于PSCAD软件搭建了错层横担杆塔的整体模型,仿真计算出了杆塔的反击跳闸率;建立了适用于新型错层杆塔求解绕击跳闸率的电气几何模型,并推导了求解的计算公式;分析比较了错层横担杆塔在几种坡度条件下的雷击跳闸率的数据结果。通过常规杆塔和错层杆塔的雷击跳闸率对比发现,错层横担结构有效地提高了杆塔的耐雷水平。研究结论可为山区错层横担杆塔输电线路防雷设计、防雷改造以及线路运行和维护提供参考。     

Exponential approximation of the Heidler function for the reproduction of lightning current waveshapes

In this paper the lightning current function proposed by Heidler is approximated by a linear combination of exponential functions in the time domain, which is afterward analytically transformed into the frequency domain. The unknown coefficients of the exponential approximation for the most frequently used values of the current steepness factor are computed using the least squares method. The developed exponential approximation is general with respect to the current steepness factor in the Heidler function. Approximation of the Heidler function with a linear combination of exponential functions enables the approximation of various Heidler function based lightning current functions. Heidler function in the frequency domain can be used for transient analysis of electromagnetic phenomena that include lightning protection, grounding grid analysis and electromagnetic compatibility problems.