架空输电线路雷电流波形实时监测系统

针对当前架空输电线路雷击点的查找和雷击形式判断难题,通过对雷击输电线路电流路径研究和雷击杆塔仿真计算,得出了雷击导地线、杆塔电流路径和绝缘子串闪络监测及判别方法,研制了可快速分析判断雷击线路杆塔号、雷击地线或导线相别、位置、雷电流极性和雷击形式的雷电流幅值、时间和波形等参数的实时监测系统。经过1年多运行,监测系统于2007-04-22成功监测到雷击110kV汪官线#51杆塔雷电流参数,首次实测到了雷击杆塔电流波形、幅值和极性。     

雷击超高压交流输电线路对埋地输油输气管道的电磁影响

以甘肃河西750kV交流输电线路为例,深入研究和解决了超高压交流输电线路遭受雷击时对邻近输油输气管道的电磁影响问题。通过建立EMTP时域仿真计算模型,获得了雷击输电线路杆塔时避雷线电流和杆塔入地电流的分布特性以及杆塔冲击接地阻抗、雷击点位置等对避雷线电流和杆塔入地电流的影响规律。基于线矩量法计算模型,仿真研究了线路与管道平行接近时管道电位、涂层电位和防腐层电压的分布特性和衰减规律,归纳推导了线路与管道交叉跨越时管道防腐层电压的简化计算公式,该公式可以考虑雷电流幅值、管道类型、土壤电阻率以及管道至杆塔接地体距离的影响。结合3层聚乙烯(PE)防腐层的雷电冲击耐压限值,得到了不同幅值的雷电流作用下满足防腐层耐压限值要求的管道与杆塔接地体的允许接近距离,为今后电力工程和油气管道工程的建设提供了重要的参考数据。     

铁路贯通地线雷击瞬态土壤散流及电位分布的计算

为研究贯通地线的瞬态电位分布和土壤散流规律,用无限水平延长接地模型代替贯通地线,在冲击电流下求取其有效散流长度。通过改进电路模型求得了贯通地线的分段电流和土壤散流值,并提出了利用电轴法结合火花放电效应求解指定点电位的方法。实例结果表明,在给定的参数条件下,在接地体中传播约60m泄漏了注入电流总值的99%;贯通地线电流注入点电位达到58.68kV;火花最大放电半径约为14cm。和传统计算方法相比,该计算方法考虑了雷电流在贯通地线中的衰减,以及土壤中火花放电造成的导体等效半径的增大,使得计算结果更趋近实际值。考虑火花放电的影响后,分段电轴法计算得到的贯通地线周围土壤的横纵电位分布规律不变,幅值减小约10%。     

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。     

雷击情况下500kV同塔双回输电线路对并行油气管道的电磁干扰

针对输电线路在雷击情况下对同走廊并行油气管道的电磁干扰问题，结合500 kV同塔双回输电线路的运行参数，利用电磁暂态仿真程序ATP-EMTP建立输电线路与油气管道相结合的雷击暂态时域模型。在计及冲击电晕的前提下，仿真分析电晕损耗、雷击位置、雷电流幅值、管线距离、土壤电阻率及管道参数等因素对油气管道电磁干扰的影响。计算结果表明：电晕损耗使管道暂态电压发生衰减和畸变；落雷点及雷电流幅值对油气管道电磁干扰影响较大；管线距离与管道电磁干扰呈负相关；土壤电阻率及管道参数对管道电磁干扰影响较小。     

特高压交流输电线路雷电流监测

为了掌握特高压(UHV)线路雷击故障的类型以及击于线路的雷电流幅值和极性,进一步优化我国特高压架空输电线路防雷设计,采取了在特高压交流示范工程输电线路上广泛布置磁钢棒的雷击电流监测方法。即在每基塔的塔顶地线羊角处安装引雷针,并在引雷针和杆塔两侧地线上分别布置6个测点,每个测点采用磁钢棒来记录雷击电流,并通过与雷电定位系统相结合提高雷击故障杆塔的定位效率。试验测试和理论分析表明,通过在6个测点安装新研制的具有涡流损耗更小、灵敏度更高、稳定性和线性度更好等优点的新型磁钢棒获取雷电流幅值和方向,可直接判别出线路雷击故障类型;另外,通过与仿真计算相结合,可推算出线路绕击雷电流的幅值以及雷击塔顶和档距中央避雷线的雷电流幅值,从而可以更高效、准确地判别出特高压线路雷击故障的类型以及击于线路的雷电流幅值和极性。     

电力系统雷击远程在线监测系统

电力系统雷击远程在线监测系统是一种自然雷击电流波形数据采集装置,它利用Rogowski线圈电流传感器将雷电流转化为电压信号,并实现了雷电流波形数据的高速采集和远程无线传输;系统通过服务器专用软件实现雷电流波形浏览和电力系统雷击类型、故障方式等判定.系统安装于输电线路和塔式避雷针上,经过2年野外运行,已经成功获取4组自然雷击电流波形数据.与实验室常规冲击电流试验波形相比,这4组雷击电流波形数据中存在波头时间小于1μs和波形幅值激烈振荡的特性.     

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。     

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。     

线路雷击跳闸分析及策略

总结了广东省雷电参数特点;分析了落雷密度与雷击跳闸率的相关性;分析了线路走廊地形地貌、杆塔接地电阻、雷电流幅值、地线保护角、绝缘子类型等关键因素对线路雷击故障的影响;建议开展输电线路综合防雷改造、提高防雷设计标准、加强线路继电保护和重合闸管理、加强防雷运行管理和科研应用。     

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。     

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。     

实用雷电参数与线路防雷(下)

3.雷电流幅值雷电流幅值是一个极其重要的雷电参数。送电线路的耐雷水平就是安全经济的雷击停电概率下所能耐受的雷击电流幅值(千安)。雷电击于建筑物或地上其电流幅值同建筑物的接地电阻有关。按照雷电通道波阻约为300—400的一般假定,如接地电阻过大,所测得的雷电流就较小,因此雷电流幅值同测量的具体条件有关。一般是在工程建筑的接地电阻相对于雷电通道波阻较小的情况下测得的雷电流幅值,文献③。在线路杆塔上测量雷电流要考虑分流的因素。文献⑥根据实验资料认为各个杆塔分流相加得到的结果是可用的。我国也是这样做的。而波兰的     

广东电网防雷现状分析及建议

对广东线路防雷现状进行分析,阐述落雷密度与雷击跳闸率的相关性,并根据线路反击、绕击跳闸比例,雷击跳闸杆塔的地形、接地电阻、雷电流幅值、地线保护角、绝缘子类型等运行数据分析线路雷击跳闸特点,总结广东线路防雷基本面和存在的问题,主张贯彻综合防雷改造和差异化防雷策略。     

杆塔冲击接地阻抗的有限元分析

电力系统的运行经验表明,大多数输电线路事故是由雷击输电线路或杆塔引起跳闸所致。经由输电线路杆塔接地体流入大地的雷电流可达数十甚至上百千安,此时接地体周围土壤出现非线性火花放电现象。为了提高输电线路耐雷水平,降低雷击故障率,考虑实际工况下土壤非线性火花放电效应进行杆塔接地体参数计算对降低杆塔接地电阻的优化设计至关重要。文中基于电磁场理论,考虑土壤中的火花效应特性,采用有限元数值计算方法建立了仿真模型,实现了高幅值冲击接地电流下接地体入地散流过程的模拟。研究表明,该仿真模型与试验结果偏差小于10%;随着雷电流幅值的升高,冲击接地阻抗降低且有饱和趋势;接地体阻抗随雷电流频率增大而增大。     

蒙特卡罗法计算线路雷击跳闸率随机过程研究

针对规程法分析输电线路防雷性能中过于简单化和EMTP计算复杂化问题,用较符合雷击实际过程的蒙特卡罗法计算输电线路雷击跳闸率。因雷击随机过程的选取直接影响计算速度和计算结果的确信度,故在研究了雷电流幅值、波头时间、雷击部位、工频电压瞬时值、风偏等随机过程对跳闸率计算的影响的基础上,综合考虑计算速度和计算结果确信度,确定雷电流幅值、雷击部位、反击时工频电压瞬时值为蒙特卡罗法中需要考虑的因素。经验证设计的蒙特卡罗法雷击跳闸率计算结果和实际运行线路雷击跳闸率统计结果相吻合。     

高速铁路馈线电缆雷电过电压及防护措施EI北大核心CSCD

高速铁路中雷电流是造成电缆绝缘破坏的一个重要因素,当输电线路遭受雷击时,雷电流将通过线路与电力电缆的连接点侵入电缆,并造成电缆主绝缘和护层绝缘的破坏。因此利用PSCAD/EMTDC软件建立单芯电缆的暂态分析模型,仿真分析了雷击点位置、避雷器、电缆护层保护器、电缆并联根数的影响。分析结果表明:雷电流幅值越大,离雷击点距离越近,雷电过电压越大;当雷击点与电缆接头处的距离小于100 m时,会在电缆线芯与护层上产生数十万V的电压,足以破坏电缆绝缘。此时需要加装避雷器与电缆护层保护器将电缆线芯和电缆护层的雷电过电压限制在其残压内,同时可以增加电缆并联根数来降低线芯电流与护层电压,以提高电缆的绝缘水平和供电可靠性。     

一种高速铁路贯通地线断线故障定位方法

结合电路和空间电位分布原理,提出了一种高速铁路贯通地线断线故障定位方法。根据扼流变压器的位置对贯通地线进行区段划分,并通过监测信号电缆护层接地电流变化来确定断线区段。向故障区段钢轨首端注入一定电流,通过测量贯通地线上方的地表电位精确定位断线故障点。采用CDEGS仿真平台搭建高速铁路综合接地系统模型进行验证,仿真结果表明所提出的方法能较精确定位断线点。     

高速铁路馈线电缆雷电过电压及防护措施

高速铁路中雷电流是造成电缆绝缘破坏的一个重要因素,当输电线路遭受雷击时,雷电流将通过线路与电力电缆的连接点侵入电缆,并造成电缆主绝缘和护层绝缘的破坏。因此利用PSCAD/EMTDC软件建立单芯电缆的暂态分析模型,仿真分析了雷击点位置、避雷器、电缆护层保护器、电缆并联根数的影响。分析结果表明:雷电流幅值越大,离雷击点距离越近,雷电过电压越大;当雷击点与电缆接头处的距离小于100 m时,会在电缆线芯与护层上产生数十万V的电压,足以破坏电缆绝缘。此时需要加装避雷器与电缆护层保护器将电缆线芯和电缆护层的雷电过电压限制在其残压内,同时可以增加电缆并联根数来降低线芯电流与护层电压,以提高电缆的绝缘水平和供电可靠性。     

直击雷故障类型下雷电流分流系数仿真研究

雷电参数反演研究对采取有效防雷措施具有十分重要的意义。不同雷击故障类型的输电线路雷电流分布情况相差较大,给雷电流幅值反演带来极大困难,有必要对直击雷下的雷电流分布进行研究。以110 k V输电线路典型直击雷故障电流波为研究对象,首先介绍基于微分环的输电线路雷电流在线监测系统监测原理以明确杆塔分流系数相关量;其次,结合某110 k V输电线路实际参数,建立ATP-EMTP电磁暂态仿真模型;最后,分析不同波形及幅值的雷电流源在直击雷故障下的雷电流分布情况以统计分流系数变化规律。ATP-EMTP结果表明,不同波形的雷电流源下绕击闪络分流系数及其随幅值变化的变化规律相近,而不同波形雷电流源下反击的分流系数相差较大,其随幅值变化的变化规律均较为平稳。因此,雷电流参数反演计算时可根据不同直击雷故障类型采用相应的选择方案。