陕西地区雷电参数统计与配网雷电过电压研究

为了研究陕西省雷电地闪次数的时空分布以及雷电流幅值的变化特征,为防雷工程设计提供参考,根据陕西省2012-2017年雷电定位系统监测的相关数据对该地区雷电参数进行了统计分析。同时,为了了解配电线路感应雷过电压的影响因素,采用MODELS语言结合ATP软件,进行了感应雷过电压影响因素仿真分析。结果表明:陕西省地闪2017年约有21万余次落雷,整体呈现南北部地闪密度高,中部地闪密度低的趋势;雷暴天气主要集中在7、8月,中值电流为32 kA,雷电流幅值在16～40 kA的比例较大;感应雷过电压随着雷电流幅值的增加而增加,同时雷击点位置和杆塔高度也对感应雷过电压有较大影响。     

架空配电线路感应过电压计算方法适用性研究

针对现有雷电感应过电压数值计算模型工程适用性不强的问题,分析了雷电感应过电压产生的物理过程,基于时变电磁场理论提出了架空线路雷电回击入射场与感应场的电磁耦合关系,推导得出了架空线路雷电感应过电压时域波形的解析计算模型。计算分析了雷电流幅值、回击速度、雷电流波形对架空配电线路感应雷过电压时域波形的影响规律,结果表明:随着回击放电速度的增加,相同条件下感应过电压幅值有所降低且波头时间增加,当回击电流波前时间增加时,感应过电压幅值也显著降低。该模型解决了传统规程法忽略电磁分量且无法分析工程约束条件对感应过电压波形影响的问题。     

香港地区雷击现象统计分析

雷电的统计分布特性是雷电科学研究的重要基础。利用香港2005年至2014年雷电闪监测资料,进行了雷电的时域分布和雷电流的统计分布特性分析。研究表明:十年雷电总数的逾半数集中分布于极少数日子,深入挖掘相关数据可以为电力系统防雷提供新的可能。香港地闪雷电流幅值频率分布特征随闪电极性有显著差异,负闪雷电流幅值及出现频次均高于正闪。利用IEEE雷电流幅值概率分布公式计算了雷电流幅值的概率密度分布曲线方程,能较准确地反映香港雷电活动规律。     

10kV线路避雷器直击雷放电电流的影响因素研究

10 kV线路避雷器雷击放电电流是其试验方法、型号选择和运行寿命评估的关键问题。采用电磁暂态程序(EMTP)和电气几何模型法,分析了首次和后续雷击典型结构10 kV线路杆塔和导线的情况下,首次雷击和后续雷击的雷电流波头、波尾和幅值概率分布、杆塔接地电阻和杆塔高度等因素对避雷器放电电流的影响。结果表明:首次雷击引起的避雷器放电电流幅值、波尾、年预计雷击数比后续雷击大得多;取雷电流中值波头、中值波尾首次雷击杆塔情况下,避雷器放电电流波形能量大于标称放电电流8/20 s波形;雷电流幅值分布中值电流增大,线路避雷器放电电流波头、波尾、幅值和线路年预计雷击数都增加。     

传输线耦合雷电电磁波过程的分析方法

针对传输线耦合雷电电磁波形成过电压对电子设备造成干扰及损坏的问题,将雷电闪电通道等效为辐射线天线,建立雷电回击通道、传输线、大地一体化模型,利用传输线模型所得理论推导公式与试验相结合的方法,对传输线耦合自然界雷电与模拟雷电进行对比分析,并计算了传输线耦合雷电电磁波形成过电压波形的幅值及能量。得出:当雷电回击通道中雷电流在5 kA~45 kA范围时,传输线耦合雷电电磁波形成的过电压幅值与雷电流大小呈较好的线性关系,耦合的能量与雷电流大小呈幂函数关系;雷电过电压在传输线传输过程中激励出高频分量电压,并对其特性进行分析。试验结果和理论分析结论相吻合,研究结果对传输线雷电防护具有一定的指导意义。     

基于ATP-EMTP的10kV配电线路雷击性能研究

针对雷击10 kV架空配电线路时,配电线路直击雷过电压的计算与分析展开了一系列的研究。利用ATP-EMTP软件建立了直击雷过电压仿真模型,对比分析了雷直击杆塔顶部和雷直击相导线两种情况下的直击雷过电压波形和幅值。对10 kV农村架空配电线路遭受高幅值雷电流时的直击雷闪络特性做出了相关计算,给出了遭受高幅值雷电流时的绝缘闪络个数,雷击闪络时的雷电流沿线分布情况。仿真结果表明,雷电流幅值越大,雷击瞬间发生杆塔闪络的范围也在扩大,而且发生闪络的杆塔入地电流沿雷击点向两边递减。     

配网线路避雷器雷电放电电流和吸收能量特性分析

配网线路避雷器雷击放电电流特性是其动作负荷、残压、型号选择、试验考核和运行寿命评估的关键依据。在建立配电网输电线路防雷计算模型的基础上,用电磁暂态计算程序ATPEMTP对无避雷线的典型10 kV配电线路在不同雷击途径下流经线路避雷器的雷电放电电流和吸收的雷电放电能量进行了计算分析。研究了不同波形、幅值雷电流侵入时,不同杆塔冲击接地电阻下,线路避雷器的放电电流和吸收能量特性,分析了雷电流幅值、波形、冲击接地电阻对放电电流的幅值、波头时间、波尾时间和避雷器吸收能量的影响。研究结果表明:雷直击线路时,避雷器放电电流幅值和吸收能量均随冲击接地电阻阻值的增大而减小,而雷击塔顶时相反。     

云南地区雷电流幅值初步探究

雷电流幅值是研究区域雷电分布极其重要的一个参数,对云南省气象部门2011-2013年ADTD雷电监测网所收集的雷电数据进行数理统计分析,并按照IEEE工作组和DL/T推荐的特征函数进行拟合,结果表明:云南正负闪雷电流幅值频率分布和累计概率分布均存在显著差异,采用IEEE工作组推荐的公式对云南雷电流累计概率分布进行拟合效果最佳,在此基础上验证了云南雷电流幅值频率分布符合正态分布同时得出了云南地区雷电流幅值累计概率密度分布公式。为进一步研究云南雷电资源特征和防灾减灾工作提供了不可或缺的技术资料。     

回击电流速度变化对沿雷电通道回击 电流的影响研究

当高层建筑结构遭遇直击雷时,其电气设备可能会遭到破坏,这是因为回击电流产生了雷电电磁场(LEMF),而电磁场又在电气设备上感生出了感应电动势(LIV)。回击电流速度参数的变化会影响雷电通道内回击电流的幅值,因此回击速度改变对回击电流的影响在本文有详细介绍和分析。而本文测量研究发现:沿着通道的峰值电流的变化是取决于回击电流速度(RSV)变化,RSV波形以及在前100 m通道高度平均值,于是评估雷电电磁场和感应电压时都应该考虑这些因素。在评估感应电压和系统保护时,应考虑电流峰值的变化。     

雷击风机桨叶内部灾害机理研究

随着风力发电的日益普及,风电机组桨叶的雷击灾害问题愈发严重。针对这一问题,本文分析了桨叶与雷云间先导放电的发展机理,阐述了旋转桨叶的引雷效应,揭示了风机桨叶内部遭受雷击的物理过程,并通过先导发展理论对接闪过程进行了仿真验证。结果表明,后续回击是风机桨叶内部遭受雷击的主要原因,风机桨叶初始角度、旋转速度、回击间隔时间及雷电流幅值均会对雷击位置造成影响。     

某地区雷电参数分析及配电线路地闪密度统计方法研究

雷电作为一种自然现象,长期威胁着电网的安全稳定运行。为给配电线路雷电防护设计和运行维护提供依据,通过雷电定位系统的监测数据,对某地区2011—2015年雷电参数进行统计,分析了该地区地闪密度、落雷总数以及雷电流幅值累积概率分布曲线的特征,结果表明:地区地闪密度呈现从西北到东南逐渐降低的趋势、落雷总数也逐年降低。中值电流幅值先增大后减小,2014年雷电流大于感应雷耐雷水平的概率为42.6%。最后,通过研究对比不同的配电线路雷电参数统计方法,提出一种基于配网拓扑网状结构的雷电参数统计新方法。     

架空配电线路雷电过电压特性与MOA试验技术的研究进展

笔者主要介绍了:1)国内、外关于雷暴云闪电的物理过程,特别是下行负地闪放电过程方面的研究进展;2)对架空配电线路雷电过电压数值计算和真型试验研究等进行了分析和总结;3)结合我国近些年配电型避雷器的故障情况,重点介绍了国际上关于重雷区特别是多重雷击下MOA动作负载试验的研究进展,比较分析了GB11032与IE60099-4、IEEEStd66.22关于重负载配电MOA试验技术的差异。主要结论为:1)地闪雷电,特别是下行负地闪雷电放电主要表现为短时间的回击和长时间的连续电流的叠加,同时也包括回击之间的长时间低幅值的连续电流;2)目前建立输电线路雷电过电压数值计算模型的本质都是从麦克斯韦方程推算而来的,不同点在于采用了雷电电磁脉冲产生的电磁场的不同分量;3)雷电直击架空导线或击到架空导线附近造成导线产生感应过电压,流过避雷器的冲击电流为多重电流脉冲并且脉冲之间存在幅值较低的持续电流;4)金属氧化物电阻片在多重电流脉冲下的破坏形式主要是侧面闪络。现有版本的各类技术标准、规范,仍然没有建立与IEC62305-1:2010的附录A给出了的可能组合方式雷电波形感应到架空线路上的感应过电压,对避雷器造成的电流冲击负载的试验要求和程序;5)建议按照IEC62305-1:2010的附录A给出了的可能组合方式雷电波形和参数,建立配电线路避雷器动作负载的试验方法。多重雷电电流冲击试验技术有待于进一步提高。     

珠江三角洲地区某500kV输电线路引雷对周边10kV配电线路雷击故障的影响分析

为了分析输电线路杆塔架设后的引雷作用对配电线路雷击跳闸风险的影响以制定相关防雷策略,以珠江三角洲某地区某500 kV输电线路周围雷电地闪数据为样本,分析线路架设前后地闪活动分布规律和雷电流幅值概率分布变化情况。使用有限元分析软件对雷电先导下的主、配电线路电场分布情况进行仿真,最后形成结合输电线路周围雷电分布情况与主、配电线路在雷电先导下电场分布情况下,加强绝缘和避雷器安装范围的防雷策略,为输电线路周围配电线路的防雷工作提供依据。     

真实地形地貌对闪电定位系统的影响

为了研究真实地形地貌对雷电回击电磁场和闪电定位系统的影响,利用柱坐标系下二维时域有限差分(FDTD)算法研究了真实地形地貌中高低起伏的地表对雷电首次回击电磁场以及闪电定位系统的影响。模拟结果表明,起伏的地形会使地闪首次回击垂直电场峰值减小,波形上升沿时间增大。但当地表出现特殊的地形结构时,真实的地形会增强垂直电场的峰值。对于雷电首次回击的切向磁场而言,地形地貌的高低起伏会明显衰减切向磁场的峰值,波头向后滞移,到达峰值时间滞后。例如,当雷电电磁场波从模拟闪击点到达测站1时,由于真实地形的影响会使垂直电场的峰值额外衰减约26%,波形上升沿时间额外增加1.5μs,这就会导致闪电定位系统估算的雷电流偏小约26%,雷击点定位出现误差。综上所述,在实际工作中应考虑真实地形地貌对闪电定位系统探测精度以及反演雷电放电参数的影响。     

云南高海拔地区雷电活动分布规律的研究

为获取云南省的雷电活动规律,结合雷电定位系统2005年—2008年的雷电监测数据,对整个云南省的落雷次数、雷暴日、落雷密度等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推荐的表达式比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,规程推荐的雷电流幅值累积概率在大于29 kA时比实际值大,而规程推荐的典型杆塔反击耐雷水平大于41 kA,这使得反击耐雷水平的设计趋于保守。根据电气几何模型的基本原理,对输电线路的绕击跳闸率进行计算,结果表明实际雷电流幅值概率密度计算得到的绕击跳闸率将比规程推荐公式计算值大,当最大绕击雷电流达到80kA时,所有电压等级的绕击跳闸率将是规程计算绕击跳闸率的4倍以上,这与目前高压输电线路雷击跳闸率比设计值偏高的事实基本相符。     

不同雷电侵入方式下线路避雷器放电电流分析

国标中规定避雷器标称放电电流是用来划分避雷器等级的、具有波形的雷电冲击电流峰值,它关系到避雷器选择、试验考核及运行应力。然而实际运行中,避雷器(简称MOA)放电电流与8/20μs相去甚远。本文通过搭建500kV线路避雷器模型,对不同雷电侵入方式下线路MOA的放电电流进行了仿真计算,结果表明:雷击塔顶及绕击情况下MOA放电电流波头均比8/20μs短得多;相同雷电流幅值下,雷电流波头越长,MOA放电电流波头也越长且幅值越低;相同雷电流波形下,雷电流幅值越高,MOA放电电流幅值也越高且波头越长,且安装相数及雷电波波尾对MOA放电电流影响不大。本研究对避雷器的合理试验提供了一定的依据。     

实测雷电流波形反演雷电特征参数的研究

安装在500kV运行线路上的雷电流全波形在线监测装置,获得了一次击于输电线路上的有效雷电流波形。对比于雷电定位系统的查询结果,该有效波形在时间、空间、幅值上与之基本一致。通过MATLAB软件处理采集到的有效波形,并与雷电定位系统数据对比。借助电磁暂态仿真程序PSCAD,对雷击位置、雷电流幅值及波形特征进行反演,得到了有关雷电流的特征参数,如雷电流峰值、波前时间、半波时间等,从而实现了雷击位置的定位与雷电流的复现,并为雷电流仿真模型的修正提供了基础数据。     

海南电网雷电参数特征及应用研究

海南岛是我国典型的雷击高发区,以海南电网雷电定位系统2005-2010年监测数据为基础,分析海南岛雷电活动的时间、空间、电流强度分布特征,对空间分布参数雷电日和地闪密度进行系统比较,并进一步研究了地闪密度等典型雷电参数在防雷工程中的应用方法。结果表明:海南岛中北部雷电活动最强烈,向四周发展雷电活动逐渐减弱,全岛雷电流幅值普遍较小;地闪密度相比雷电日参数更加科学适用;地闪密度可用于线路的引雷性能、易击段分析,结合雷电流参数可进行线路的易闪段分析及差异化防雷性能评估,相关案例分析表明其应用结果与运行经验相吻合。     

直击雷的防护

1 直击雷的产生和破坏雷电形成于大气运动过程中,其成因为大气运动中的剧烈摩擦生电以及云块切割磁力线。雷雨云中电荷呈非均匀分布,造成的电场强度不是处处相同。当云中电荷密集度的电场达到25～30kV-·rn-1时,会由云向地开始形成下行先导。当先导通道接近地面时,就会诱发由地面向上的上行先导,地面的物体形成向上闪流,二者相遇即形成了从云到地面的电离通道,这时就出现了强烈的电闪雷鸣,这就是雷电的主放电阶段,雷电的大部分能量都在这个阶段得到释放。一次雷击主放电一般为几万安培到十几万安培。     

低压系统的雷电过电压

介绍了雷电放电的发展过程和放电的统计特性,统计表明,17%的雷电流具有不大于1μs上升时间;90%的不大于8μs的上升时间;50%的雷电流波长约为(26￣50)μs。并论述了低压系统因雷电放电而产生过电压的4种不同偶合机制即:雷直击于低压导电系统或防雷系统的电导性偶合,雷击防雷系统的接闪器或低压系统传导线时的容性偶合、感性偶合及雷电远距离干扰低压系统传导线时的辐射偶合(电磁偶合)。认为低压系统过电压的威胁主要来自雷电放电。