南昌—长沙特高压交流输电线路雷电防护性能评估

特高压线路由于其杆塔高,相对普通线路更易引雷,特高压线路雷电防护性能研究对确保特高压线路安全具有重要意义.基于南昌—长沙特高压工程实际,分析了线路历经区段地形、雷电活动以及杆塔特点,基于线路典型杆塔,对特高压线路的雷电防护性能开展分析.建立特高压线路雷电防护电气几何模型与电磁暂态模型,分析地面倾角、杆塔呼高、接地电阻、塔型等因素对线路反击耐雷能力与绕击耐雷能力影响规律.基于防雷性能评估结果提出线路防雷运维指导建议,为特高压线路安全提供保障.     

500 kV输电线路绝缘地线雷电流分布

对于重覆冰区域的输电线路来说,地线覆冰会严重威胁到线路的安全运行。采用绝缘地线直流融冰的方式是解决架空地线覆冰问题的方法之一。当输电线路发生雷击事故时,直流融冰采用的绝缘地线与杆塔之间的雷电流分布情况决定了杆塔的塔顶电位,影响着杆塔的耐雷水平与线路防雷接地的保护。利用电磁暂态软件EMTP,对杆塔和绝缘地线中的雷电流分布进行了计算分析。计算结果表明,在500 kV输电线路中,雷电流主要通过杆塔流入大地,雷电流的幅值、杆塔档距、接地电阻的大小、地线结构、直径以及地线接地方式等对绝缘地线和杆塔分流情况有重要的影响。计算结果可为绝缘地线分流系数和杆塔分流系数的研究提供重要的参考价值,并有利于指导输电线路的优化设计。     

电晕空间电荷对特高压直流输电线路地线雷电屏蔽性能的影响

受雷云电场和直流工作电压的叠加作用,导地线因电晕放电产生大量正、负离子积聚在线路附近形成空间电荷层。为研究电晕空间电荷对特高压直流线路雷电绕击性能的影响,建立了雷云电场作用下线路电晕空间电荷分布的数值计算模型,并耦合雷电先导发展模型,计算获得了典型±1100 kV特高压直流输电线路的地线雷电上行先导放电特性和雷电击距,定量分析了电晕空间电荷对特高压直流输电线路地线雷电上行先导起始时刻、放电电流和长度的影响。通过计算电晕空间电荷作用下地线的雷电击距和暴露弧,得出在平原地区仍可通过采用负保护角配置,有效降低线路的雷电绕击概率,未来需进一步研究山区地形下电晕空间电荷对特高压直流线路雷电绕击性能的影响规律。     

1000kV交流特高压输电线路的防雷保护

利用研究输电线路雷电性能的自编程序LLPP,对UHV输电线路的雷电性能进行研究。介绍了对UHV输电线路避雷线屏蔽性能的研究结果和改进建议,并对UHV输电线路雷电反击耐雷性能进行计算。交流特高压输电线路的运行经验表明:特高压输电线路仍有相当的雷击闪络跳闸,初步分析是因避雷线屏蔽失效而致;杆塔较高和导线上工作电压幅值大,可能是较重要的因素。在工程设计中,对耐张塔和转角塔也要专门研究,使其具有较少的保护角。对于山区,因地形影响(山坡、峡谷),避雷线的保护可能要取负保护角,这些有待于进一步研究,从而保证我国特高压输电线路具有较好的雷电性能。交流特高压输电线路杆塔上较高的绝缘强度,使其具有良好的承受雷电反击的能力。     

220 kV同塔双回线路雷击闪络故障分析

对某220kV同塔双回线路雷击闪络故障进行分析。根据故障巡视情况、雷电信息数据、故障录波情况、ATP-EMTP暂态仿真分析可综合判定本次双回同跳故障为雷电反击造成,具体过程为:雷电击中75#塔顶或相邻地线,雷电流由杆塔接地装置注入大地,导致75#杆塔塔顶及塔身电位升高,在双回线路的B、C两相形成反击过电压,引起绝缘子串闪络并发生线路同跳。提出根据线路通道的雷害评估结果来实施防雷整改,通过安装线路避雷器及在杆塔下方架设耦合地线的改造措施,显著提高了线路耐雷水平。     

特高压输电线路防雷杆塔模型研究

特高压电网的发展使电能的远距离传输成为可能,输电线路不断扩展的同时也带来了杆塔高度的增加.早期的集中电感杆塔模型和单波阻抗模型无法准确模拟雷电侵入变电站的波过程,计算得到的过电压过于保守,对绝缘的要求过高.文中以ATPDraw计算程序为平台,以某特高压变电所为实例,将传统杆塔模型和改进后的多波阻抗模型进行对比,正确测量和计算杆塔波阻抗,仿真测量杆塔的雷电特性,并分析各自的可行性.研究计算表明,由多波阻抗杆塔模型得到的过电压低于传统杆塔模型,更符合特高压工程实际.在特高压输电线路防雷计算中,建议采用多波阻抗杆塔模型.     

雷击地线档距中央的反击性能分析

超高压输电线路高杆塔、大档距、交叉跨越、同塔多回、导线换相等应用越来越多,因雷击地线档距中央造成反击跳闸、地线断线等事故也较多,故研究输电线路档距中间反击耐雷性能有重要意义。利用PSCAD软件建立220 kV输电线路仿真模型,包括架空线路模型、杆塔的多波阻抗模型以及雷电流模型,从雷电流大小、雷击点位置和档距大小三方面,利用相交法和先导法计算分析了雷击档距中间地线时线路的反击耐雷性能,并用实例进行了验证。结果表明,校核线路雷击地线档距中央耐雷水平时,应以雷击档距中心位置为准,并考虑档距大小、杆塔塔头结构等因素影响。     

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。     

交流特高压线路绕击防护性能研究

为将我国特高压线路雷击跳闸率控制在允许范围,分析了前苏联和日本特高压线路防雷的经验和教训,对各种特高压杆塔方案的雷电性能进行研究,重点讨论了各种双回线路杆塔的绕击特性。分析表明,前苏联特高压线路雷击跳闸率较高的原因主要是避雷线保护角较大,而日本主要是由于线路多经山区且杆塔高度较高。对我国特高压线路雷击跳闸率的计算表明,单回线路猫头塔在平原可满足雷击跳闸率要求,山区采用酒杯塔应适当降低保护角或杆塔高度。双回线路V形串伞形塔由于导线布置合理、保护角小,其绕击防护性能最佳,在地面倾角为20°的山区雷击跳闸率仍可满足要求,收腰形塔、I形串伞形塔和鼓形塔均能在平原地区满足要求,但在山区使用时则需降低保护角和杆塔高度。     

特高压输电线路杆塔雷电流分布的仿真

为了更深入掌握雷击特高压(UHV)输电线路杆塔时雷电流分布的特性,对特高压输电线路杆塔雷电流分布进行了仿真。首先建立了简化的2层杆塔模型,使用矩量法(MOM)进行了雷电流分布计算并通过了实体模型的试验验证。然后在此基础上,根据实际参数建立了特高压输电线路猫头塔的仿真模型,分别就4种雷电流波形和3种不同雷击位置情况下杆塔内的雷电流分布进行了仿真计算。结果表明:雷电流波形越平缓,通过避雷线流向其他杆塔的电流就越多,反之亦然;波前时间的上升导致斜撑流过的电流比例增大;雷击点的改变对雷击点附近的电流分布影响极大并将改变部分导体内电流的方向,但随着导体与雷击点间距离的增加,导体上通过的雷电流受雷击点位置的影响减小,且雷电流分布随着该距离的增加而趋于均匀;杆塔内不同部分的雷电流峰值时间不同,将其幅值直接求和得到的结果大于注入的雷电流总幅值。该研究工作加深了对雷击特高压输电线路杆塔时雷电流分布特性的认识,也为雷电流监测装置的安装提供了参考。