惠州地区雷电活动规律研究

为获取惠州地区雷电参数,结合雷电定位系统10年（1999—2008）的雷电监测数据,利用地理信息系统软件和网格法对惠州地区的雷电参数进行统计分析,并对雷电流幅值分布进行拟合。结果表明,采用IEEE推荐的表达式对雷电定位系统测量的雷电流幅值累积概率曲线和概率密度曲线拟合效果比采用我国现行规程中推荐公式要好。而由后者推荐方法算得的地面落雷密度和雷电流概率分布均比实际值小,这与目前高压输电线路雷击跳闸率比设计值偏高的事实相符合。     

南川地区10kV配网线路防雷分析

中国10 kV配电线路绝缘水平低,雷击引起的跳闸事故在配网故障中占据较大比例。根据实际雷电活动特征,分析线路跳闸原因、评估线路防护状况,从而有针对性地指导雷电防护。依托雷电定位系统(LLS)对重庆南川地区1999-2009年间雷电参数进行收集,拟合正负极性雷电流幅值的概率分布公式来分析不同情况下输电线路雷击闪络率。结果表明:该地区地面落雷密度达到0.077 7次/(km2.d),负极性雷占据94.84%,线路直击雷和感应雷的总闪络率均接近基于负极性雷的计算值,但不同极性雷电流的闪络率因各自雷电流幅值概率函数不同而差别较大,线路防雷计算和评估应充分考虑不同极性雷电流的影响。     

珠江三角洲地区雷电时空分布规律的统计研究

利用广东雷电定位系统监测的2000—2008年雷电定位数据,分析广东省近十年雷电时空分布规律特征。通过绘制的历年平均地闪密度变化趋势图和1 km×1 km大小网格的网格法绘制的历年地闪密度图,分析珠三角地区地闪密度变化特征。另外,超过各电压等级输电线路反击耐雷水平的雷电流对电网影响很大,以典型线路耐雷水平为依据,绘制出超过输电线路反击耐雷水平的雷电地闪分布图,分析电网遭受雷击的危险区段。雷电流幅值对防雷评估和防雷策略的制定具有重要意义,根据统计方法分析了珠江三角洲地区及广东省雷电流幅值分布规律的特征,并绘制了超过造成输电线路耐雷水平的落雷分布图,指导不同经济水平层次城市的线路运行部门加强对雷电密集区和密集时段的运行维护,完善落雷密集区内的输电线路绝缘强度参考标准,并为设计部门提供新的线路防雷设计依据。     

重庆电网输电线路防雷计算中参数的选取

为搞好重庆电网线路耐雷水平评估,针对现有规程中对地面落雷密度选取的建议和重庆地区的实际情况,提出了按照国际大电网会议推荐的公式和50个雷电日计算地面落雷密度。根据雷电定位系统在重庆地区2003~2005年所测数据统计得到了重庆地区雷电流幅值的概率分布公式;采用新的雷电参数计算了重庆电网的雷击跳闸率。通过与线路实际运行数据的比较对重庆地区雷电参数的选取提出了建议,为输电线路防雷计算中参数的选取提供了新的思路。     

海拔高度对云南某地雷电参数的影响

针对云南省某地雷电定位系统所统计的地面落雷信息缺乏海拔高度属性,无法分析海拔高度对雷电参数影响的情况,结合雷电定位系统和Global Mapper分析软件,分析了该地区雷电流参数与海拔高度的关系。利用先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型(ASTER GDEM)获取了地面落雷点的海拔高度属性,分析了地面落雷点的雷电流幅值、雷电回击次数、地闪密度、正极性雷在总落雷次数中所占比例等因素随海拔高度的变化关系,得出了该地区雷电参数随海拔高度变化的规律,为该地区电网设计和防雷改造提供了参考。     

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。     

雷电定位系统监测的河北省南部电网雷电流分布特征分析

运用雷电定位系统中的检测数据,对河北省南部电网2003—2008年雷电活动中雷电流的平均电流进行统计分析,详细探讨各区域雷电流幅值、雷电流幅值累积概率、各年和各地区雷电流幅值累积概率分布,为制定输电线路的防雷措施提供了参考。     

雷击输电线路时杆塔各处雷电流监测仿真分析

基于PSCAD/EMTDC构建了输电线路杆塔仿真模型,根据输电线路的雷击情况,考虑在雷击塔顶、雷击档距中间以及雷击导线这3种情况下,分析线路杆塔中各处电流分布情况,可为安装在输电线路杆塔上的雷电流波形监测线圈提供理论依据。合理地布置雷电流测量线圈能够监测到击中本级杆塔、档距中间以及相邻几级杆塔的落雷,因而减小了监测装置的安装数量,而且也能更大程度地采集到雷电波形。综合考虑了采集到的雷电流波形的反演问题,最终定位了雷电流测量线圈的安装位置。     

雷电定位系统测量的雷电流幅值分布特征

为满足防雷工程技术对雷电定位系统所测大量雷电流参数的应用需求,在IEEE工作组和国内电力行业规程中采用的雷电流幅值概率分布特性的基础上,通过统计我国典型雷电定位系统监测数据研究了雷电流幅值分布特征。结果表明:采用IEEE推荐的表达形式回归雷电定位系统测量的雷电流幅值累积概率曲线拟合性最好,其结果与IEEE推荐雷电流幅值分布特征符合,与我国当前规程中推荐的曲线有交叉,小幅值部分累积概率值高出规程值20%,大幅值部分累积概率值略小,与高压架空输电线实际雷击绕击跳闸率比设计值偏高相符合。     

输电线路与引雷塔雷电监测与雷电流波形分析

为更好地了解雷电特性,分析了由武汉大学负责开发的雷电流在线监测系统获取的4组雷电流波形。该系统已安装43套监测装置,分布在国家电网和南方电网110、220、500kV输电线路以及高楼和引雷塔等易遭受雷击的地点。已测到的4组雷电流波形分别为:2007-04-22湖北咸宁110kV汪官线路51号塔,雷击于杆塔塔顶,幅值为-11.8kA,振荡波;2008-09-17深圳凤凰山引雷塔;2010-09-08T14:39:21云南电网220kV鲁罗Ⅰ回51号杆塔,雷绕击于导线,幅值为-10.0kA,波前时间0.5μs,半波时间23.0μs;2010-09-08T23:46:49云南电网220kV鲁罗Ⅰ回51号杆塔,雷绕击于导线,幅值为-9.3kA,波前时间1.0μs,半波时间22.0μs。4次雷电活动从时间和空间上均与雷电定位系统数据相符,电流波形有振荡衰减现象。得到的雷电流波形可为防雷设计提供参考依据。     

惠州地区雷电参数统计分析

雷电定位系统在输电线路雷击故障查询中得到了广泛地应用,是研究雷电的先进手段。根据广东省雷电定位系统1999-2007年间积累的数据,利用ArcGIS软件,从整个广东省的雷电数据中筛选出惠州地区的数据,对该地区落雷次数、雷暴日、雷电流幅值等雷电参数进行统计分析,分析雷电参数随时间变化以及各行政区域之间的差异,建议提高惠州地区防雷设计标准,加强现有线路的防雷改造。     

中国电网雷电监测与防护亟待研究的关键技术

为了加强电网的雷电监测与防护,减少雷害事故,保证电网安全,建设坚强电网,全面介绍了中国电网雷电监测与防护技术水平的现状,提出了电网雷电监测与防护技术领域亟待开展研究的6项关键技术,包括雷电流直接测量、雷电辐射电磁场传播特性、全数字化雷电探测、雷电参数统计、防雷差异化分析方法以及雷电屏蔽模拟试验技术。详细介绍了开展这些关键技术研究的目的、意义和思路。指出尽快开展这些关键技术研究将获得目前全世界都普遍缺乏的雷电流实测参数,提升中国雷电监测网的探测效率和定位精度,描绘出中国不同区域的雷电活动特性,更准确地分析和评价输电线路防雷性能,为科学评价输电线路雷电屏蔽措施的屏蔽效能提供有效手段,并为中国相关防雷标准和规程的制修订提供基础参数和依据。     

湖南省电网雷电活动时空分布特征

雷电活动时空分布是防雷工程中重要的基础资料,可以为输电线路选择有效的防雷措施提供参考依据。为此基于湖南省雷电定位系统(LLS)2002～2008年的雷电数据库,通过统计不同时间段和区域内的地闪次数和雷电流幅值,得到了湖南省雷电活动的时空分布特征。同时利用地理信息系统(GIS)和网格法得到了湖南省地闪密度分布图和雷电日分布图。统计结果表明:湖南省雷电活动在不同时间段和区域内的落雷次数和雷电流幅值雷击概率分布差异明显;雷电日分布与地闪密度分布通过多年累积数据分析后发现有较强的相似性,并依此得到了湖南省雷电日推算地闪密度的经验公式。     

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。     

利用雷电参数划分深圳雷区分布

根据雷电定位系统记录的深圳地区近8年来雷电活动数据,对深圳地区1999-2007年的雷电活动日、地闪密度、雷电流幅值等雷电参数进行统计分析,得到各典型雷电参数的分布特征,并绘制了深圳地区雷区分布电子地图.通过与深圳电网110～500 kV输电线路多年运行结果进行比较,所绘制的雷区分布图同深圳电网输电线路雷击故障跳闸实际运行经验基本吻合,可用于指导深圳地区新建输电线路防雷设计及已运行线路的防雷改造.     

基于雷电定位系统的电网防雷研究

传统的雷电地域分布采用雷电日(雷暴日)的概念,但所有可听雷声中云间雷占有一定比例,而只有地面落雷密度才对电网防雷有影响.从高级调度中心的建设需求出发,根据雷电定位系统统计数据计算出地区落雷密度,从而使华东地区线路跳闸率计算方法更精确,可供防雷的分析研究参考.     

基于微分环的输电线路雷电流非接触式测量方法

雷电流的测量在电网雷电防护中至关重要,获取准确的雷电流大小以及波形才能采取正确的防雷保护措施。针对当前输电线路雷电流安全准确测量的难题,将脉冲功率测量技术中被广泛应用的微分环应用于输电线路雷电流的测量,提出了基于微分环的非接触式输电线路雷电流测量方法,并介绍了微分环测量雷电流的原理以及基于微分环的雷电流测量传感器的设计。实验室中冲击大电流的试验表明:针对不同的测量距离,通过选择适当的微分环尺寸及微分环匝数采用合理的屏蔽措施,并结合自积分,则该传感器能够准确反映被测电流的波形及幅值,且其具有安全性高、抗干扰能力强、线性度好、测量精度高等特点。最后基于FDTD建立了雷击输电线路的三维模型,对雷击瞬态磁场传播特性进行了仿真分析。结果表明:雷击输电线路时,杆塔周围的瞬态磁场能够准确地反映各导线上的电流波形及幅值情况,说明基于微分环的输电线路雷电流测量方法是可行的。     

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。     

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。     

雷电流监测装置安装位置对测量结果的影响分析

为了了解实际雷电流的波形参数,需在高塔或输电线路等构筑物上对雷电流波形进行监测,但实际测量到的结果是受构筑物影响后的雷电流。笔者主要讨论雷电流监测装置安装位置对于监测结果的影响。在构筑物模型中考虑了雷电流传播过程中的衰减、畸变以及冲击接地电阻等的因素,采用电磁暂态分析程序对不同高度的构筑物进行仿真计算。分析结果表明,构筑物在不同安装位置处得到的雷电流差别很大,顶部监测到的电流受到的影响很小,底部监测到的雷电流受到的影响非常大,雷电流测量设备应当安装在构筑物顶部,这样测量到的雷电流参数比较准确。