提高35kV架空输电线路反击耐雷水平的仿真优化分析

以山西某煤矿35 kV架空线路为实际背景,利用ATP-EMTP仿真软件计算雷击杆塔情况下线路系统的反击耐雷水平。结果表明:对于线路处于易击段的杆塔,在特定的冲击接地电阻值下,在杆塔的不同相加装线路避雷器,系统的反击耐雷水平具有很大差异。对于该类型的线路杆塔,需要结合实际情况选取合理方案,这样既可以使线路系统反击耐雷水平达到预期效果,又能够给防雷施工节省开支、带来便捷。仿真计算结果对35 kV线路防雷设计、改造提供了参考依据。     

基于蒙特卡洛模拟的配电线路雷电过电压架空地线防护研究

配电线路雷电防护能力较弱且不常采用架空地线进行防护,需要详细分析线路雷电过电压采用架空地线防护效果及线路保护角选取。考虑架空地线对线路雷电过电压抑制效果,通过蒙特卡洛模拟法计算线路雷电闪络率,分析缩短架空地线接地间隔和降低接地电阻对于降低雷电闪络率的效果,讨论架空地线保护角的选取。研究结果表明:敷设架空地线后能够有效降低线路雷电闪络率,但闪络率仍然随着接地电阻的增大而增加。可以采取增大线路临界闪络电压、缩短架空地线接地间隔、降低杆塔接地电阻等措施来降低线路雷电闪络率。随着架空地线高度的增加,线路雷电闪络率有所增大,但直击雷屏蔽保护效果明显增强,对顶相反击概率也显著降低。综合考虑架空地线的防护效果及可能带来的反击危害,线路保护角选取为30°左右较为合适。     

3种防雷技术在确保反击耐雷水平时的配合应用方法

高土壤电阻率地区输电杆塔接地降阻困难,采用其他防雷措施与降阻措施配合使用,以确保输电线路的反击耐雷水平,可取得更好的技术经济效益。采用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP搭建输电线路雷电过电压仿真模型,分别研究110 kV、220 kV和500 kV输电线路降低接地电阻、增加绝缘子片数以及加装线路避雷器对其反击耐雷水平的影响。结果表明,接地电阻允许值从20Ω放宽至25Ω时,线路的绝缘子片数仅需增加1片即可达到接地电阻值为20Ω时的耐雷水平;在线路两边相同时安装线路避雷器时,110 kV、220 kV和500 kV输电线路的反击耐雷水平分别提升了59.15%、63.1%、95.8%。通过经济比较,认为4 000Ω·m的高土壤电阻率地区降阻方案具有较差经济效益,放宽接地电阻并在加装两边相避雷器的方案具有较好的综合技术经济效益。所得结果,可为降低高土壤电阻率地区输电杆塔设计、施工成本提供方法指导。     

110 kV架空输电线路避雷器优化布置方式仿真分析

为了探究如何优化配置线路避雷器数量,达到防雷保护效果又不失技术经济性问题,以110 kV架空输电线路为研究对象,采用电磁暂态仿真计算软件ATP/EMTP,分别搭建输电线路雷电反击和绕击仿真模型,计算出几种不同避雷器安装方式下的线路耐雷水平。分析表明:相对于线路不安装避雷器,每基杆塔安装避雷器线路的耐雷水平提高了73%~83%,每隔两基杆塔安装避雷器线路的耐雷水平提高了31%~36%。     

浅谈架空线路杆塔接地设计

架空线路杆塔接地装置是输电线路的重要组成部分,是输电线路防雷的主要措施,对电力系统的安全稳定运行至关重要。降低杆塔接地电阻是提高送电线路耐雷水平,减少线路雷击跳闸率的主要措施。     

酒湖线湖南段特高压直流输电线路耐雷性能分析

酒湖线±800 kV特高压直流线路湖南段沿线路段地理复杂,属于雷暴频发区域,线路良好的耐雷性能是安全可靠运行的基础。本文基于ATP-EMTP软件,搭建了酒湖线特高压杆塔多段波阻抗模型,基于相交法的绝缘子闪络模型,以及考虑火花效应的接地电阻模型,构建了酒湖线特高压线路反击耐雷模型,分析了湖南段线路反击耐雷性能。利用电气几何法与规程法相结合,计算了绕击闪络率。研究表明:减小接地电阻和降低杆塔呼高以及提高线路绝缘水平,有利于提高特高压直流输电线路反击耐雷水平;采用负保护角有利于提高特高压直流线路绕击耐雷性能。     

基于电晕效应的同塔双回架空线不同相位雷电过电压屏蔽效能研究

电晕的形成会改变架空线路通道周围电场分布,从而会对线路耦合过电压构成较大的影响.利用ATP-EMTP仿真软件,结合动态电容电晕理论,建立了包括电晕放电、雷电流、杆塔接地阻抗、绝缘子闪络等电路模型,以500 kV同塔双回架空线路为例,主要研究了杆塔接地电阻、避雷线、电晕放电效应对架空线不同相位雷电过电压屏蔽效能评估.研究表明:杆塔接地电阻增大10倍时,雷电过电压峰值增加35％;避雷线对三个相位屏蔽雷电过电压的能力为13％-14.8％;电晕放电效应使三个相位耐雷水平抬升4％-9％.     

交流1000kV同塔双回输电线路反击耐雷性能分析

架设同塔双回输电线路可有效解决线路走廊紧张的问题,而雷击是危及线路安全运行的主要原因。基于ATP-EMTP对1000 kV同塔双回输电线路反击耐雷性能进行仿真计算和分析时,考虑更接近现场实际的多波阻抗杆塔模型,利用在频域中用有理函数近似处理和的J.Marti线路模型,同时用非线性电感模型替代单值电感进行先导闪络模型的仿真研究,考虑了前驱电流的同时避开了参数的预计算,提高了计算精度,利用统计法计算分析了冲击接地电阻、杆塔高度和工频电压因素对反击耐雷水平和跳闸率的影响。研究结果表明:随着接地阻抗的减小,杆塔高度的降低,线路反击耐雷水平提高,反击跳闸率降低;同时工频电压对线路耐雷水平有很大的影响,应予以考虑。     

±500kV直流输电线路耐雷性能研究

直流架空输电线路的耐雷特性不同于交流系统,特高压直流输电线路杆塔高、跨度大,且工作电压幅值、极性不变,使得雷击直流高压输电线路的概率增大,有必要对直流架空输电线路耐雷性能进行研究。针对近年来葛南±500 kV直流输电线路多发的雷击故障,以葛南±500 kV直流单、双回架空输电线路为工程背景,采用ATP-EMTP和电气几何模型法分别对线路的反击和绕击耐雷性能进行了仿真计算研究,并与交流输电线路耐雷性能进行了分析比较。研究表明:±500 kV直流输电线路的雷电绕击跳闸率远高于反击跳闸率;工作电压对雷电先导发展、建弧率以及导线绕击距的影响比交流更大,使得直流输电线路正极性导线的雷击跳闸率高于负极性。     

杆塔接地体冲击对输电线路雷电反击分析

为了减少雷害事故的发生,为输电线路防雷提供科学依据,计算输电线路雷电反击跳闸率时必须考虑杆塔接地体冲击特性。通过EMTP建立了线路及杆塔模型,考虑雷电流作用下接地体冲击特性,分析线路反击时杆塔和接地体暂态电压变化规律。计算不同土壤电阻率和接地体长度下线路反击跳闸率,同时讨论工频电压对反击跳闸率的影响。分析结果表明:雷电流幅值较大时,接地体冲击接地电阻降低明显。工频电压对线路反击跳闸率有一定影响。增加接地体长度和降低土壤电阻率可以有效减少线路反击跳闸率。     

220kV同塔双回线路雷电反击多相同跳研究

220 k V线路是当前省网主干网架,雷击跳闸是220 k V线路跳闸的主要原因。以四川电网220 k V同塔双回沫竹一二线雷电反击四相同跳故障为分析对象,基于电磁暂态软件ATP-EMTP,对同塔双回线路反击多相同跳机理及特性进行研究。研究表明:在一定的杆塔结构下,杆塔接地电阻和雷击时刻导线电压初始值对多相反击耐雷水平影响显著;在接地电阻较低时,应采用非平衡绝缘加强上相绝缘水平,接地电阻较大时,应采用各相平衡绝缘;多相绝缘子两端电压相近的时刻发生雷击同跳几率较大。     

基于复合材料塔头的110 kV双回输电线路反击耐雷性能仿真分析

复合材料杆塔以其突出的机械性能、绝缘性能和环境友好性,是未来国家电网输电线路杆塔改造的重要发展方向,开展复合材料杆塔输电各项关键技术的研究工作十分重要。针对目前提出的复合材料塔头与金属角钢塔身组合而成的"半绝缘结构复合材料杆塔",采用顺线方向垂直引下接地的防雷设计方案,考虑感应电压和工作电压的影响,通过EMTP/ATP仿真计算获得其反击一相闪络和两相闪络的耐雷水平,并分析了接地电阻对耐雷水平的影响。计算结果表明:随着接地电阻从10Ω升高到20Ω,半绝缘结构复合材料杆塔反击一相闪络的耐雷水平降低了82%,半绝缘结构复合材料杆塔反击耐雷水平与铁塔相比,在接地电阻为10Ω和20Ω条件下分别提升了84%和92%。     

采用避雷器后输电线路仿真模型的建立及应用现状

为了评价输电线路的防雷性能,准确地对杆塔、避雷器、雷电流和输电线路等电力元件进行等效是非常重要的。杆塔模型在工程中宜采用电感模型,在超高压系统、杆塔高度超过40m时,宜采用多波阻抗模型;避雷器使用IEEE推荐的频率相关模型;雷电流宜选用简单方便的双指数函数模型;输电线路选用Jmarti模型。总结了杆塔接地电阻、避雷器安装方式和线路档距对线路耐雷水平的影响,试验表明,采用避雷器和降低杆塔的冲击接地电阻,输电线路的耐雷水平明显提高。     

±400kV柴拉直流线路雷害风险评估及治理策略研究

基于线路自身参数、海量雷电监测数据及高精度地形地貌参数,综合改进后的电气几何模型及ATP/EMTP方法,完成±400kV直流输电线路绕、反击跳闸率计算,结合跳闸率指标实现线路雷害风险评估。利用线路坐标、合理划分网格,获取各基杆塔实际地闪密度值;以杆塔为单位挖掘度地形地貌信息,计算获得针对导线侧的地面倾角值;利用改进后的电气几何模型方法,基于线路自身参数搭建ATP/EMTP仿真模型,计算线路最小绕击耐雷水平及反击耐雷水平;结合雷电流入射角及导线侧地面倾角值,获得极I、极II最大绕击耐雷水平;以杆塔实际地闪密度值及绕、反击耐雷水平为基础,计算青海±400kV柴拉直流输电线路杆塔绕击(极I、极II)、反击雷击跳闸率,并结合实际跳闸率指标,实现线路逐基杆塔的雷害风险评估,并根据线路特性提出针对性的治理策略,实现柴拉直流防雷有效治理。     

时变接地电阻对输电线路耐雷水平的影响分析

冲击电流作用下,输电线路杆塔接地装置接地电阻呈现非线性时变特性,考虑接地电阻时变性对架空输电线路雷击暂态过电压及线路耐雷水平的影响是进行准确的输电线路防雷设计并提升其耐雷水平的基础。基于电磁暂态软件PSCAD建立了考虑时变接地电阻的220 k V同塔双回输电线路模型,分析了时变接地电阻对杆塔各处暂态过电压及输电线路耐雷水平的影响;并在此模型中添加"疏导型"防雷装置-并联间隙,分别计算考虑与不考虑时变接地电阻时并联间隙对输电线路耐雷水平的影响。结果表明:接地电阻大于20Ω时,定值接地电阻和时变接地电阻下输电线路耐雷性能及并联间隙安装方式相差较大。高土壤电阻率地区输电线路防雷设计应考虑接地电阻的时变性对输电线路耐雷性能的影响。     

改善杆塔波阻抗对110kV输电线路雷击过电压的影响

杆塔波阻抗是引起输电线路发生反击闪络的一个重要因素.本研究从降低杆塔波阻抗的角度出发,提出了增设拉线减小杆塔波阻抗,进而提升线路耐雷水平的方法,并建立了拉线、杆塔、输电线路、绝缘子、避雷器EMTP仿真模型,研究了工作电压、拉线、接地电阻、避雷器安装方式对线路耐雷水平的影响,以及拉线与避雷器相互配合的防雷效果.结果表明:...     

某110kV同塔双回线路雷害事故分析及对策探讨

对韶关地区某110 kV同塔双回线路一起具体雷害事故进行了分析,得出110 kV线路耐雷水平低是造成反击事故的主要原因,而双回线路耐雷水平差值较小往往容易导致雷击同时跳闸。在理论分析和结合实际的基础上,提出了降低杆塔接地电阻、采取平衡高绝缘和架设耦合地线等措施提高线路耐雷水平和双回线路耐雷水平差值。另外,为了防止发生绕击事故,采取加装一种带有均压球的新型侧向避雷针,雷电流经均压球均压后具有较好的分散效果。理论分析表明,经过上述措施改造后,能起到较好的防雷效果。     

冲击接地电阻模型对输电线路耐雷水平的比较研究

对规程法冲击接地电阻模型、火花效应接地电阻模型以及暂态接地电阻模型等三种不同的接地模型进行了分析。结合220 kV双回输电线路,在ATP/EMTP中建立了相应的输电线路耐雷水平模型。在该耐雷模型中,使用无损多波阻抗模拟输电线路杆塔,同时考虑了工频电压对耐雷水平的影响。分别在工频电压初相角为0°、60°、120°、180°、240°以及300°等6种情况下计算了模型的反击和绕击耐雷水平。仿真结果表明:在相同的条件下,反击耐雷水平从高到低依次为火花效应模型、规程法模型、暂态电阻特性模型,而这三种接地模型下的线路绕击耐雷水平一样。随着电源初相角的改变,输电线路耐雷水平也随之发生相应改变。     

应用线路避雷器提高交流输电线路耐雷水平的研究

对应用线路避雷器提高交流输电线路的耐雷水平进行了分析研究,具体分析了雷电反击和绕击时线路避雷器的防雷效果及接地电阻、交流输电线路挡距等因素对耐雷水平的影响,最后对线路避雷器的雷击保护范围进行了分析探讨。     

输电线路的耐雷水平计算公式修正

为了合理设计输电线路的耐雷水平及雷击跳闸率,通过理论推导,修正了现有规程的输电线路耐雷水平计算公式。结果表明,现有规程将杆塔冲击接地电阻值增大了一倍,雷击杆塔顶部时的塔顶电位被抬高了38.56%～57.35%,线路的耐雷水平被降低了22.11%～37.14%,雷击跳闸率被高估了1.72～8.46倍。提出的修正公式满足现行防雷规程的要求,有益于正确分析输电线路的雷害,提高供电的可靠性。