风机叶片雷电引下线雷电流传导仿真分析

雷电引下线是风机叶片防雷系统的组成部分,是雷电流传导的重要结构。建立了引下线通时变雷电流的电磁-热数学模型和物理模型,分析了电流在引下线中的传导机理,雷电流分布有很强的趋肤特性。提出衡量引下线材料利用率的方法,结合温升特性分析了引下线时变电流传导特性。进而计算了不同引下线结构(单芯引下线和多芯引下线)的瞬态电流分布和温度分布,分析了其材料的利用率和温升特性。结果表明:单芯引下线材料利用率较低,增加横截面积材料利用率不能有效提高;多芯引下线材料利用率高,芯数越多,材料利用率越高,温升越小,同时需要芯线之间有一定的绝缘处理。数值计算分析结果为风机叶片雷电引下线的设计提供了重要的数据支撑及理论依据。     

风机塔筒的雷电电磁场屏蔽效能分析

风机附近发生雷电放电时,产生的雷电电磁场会对塔筒内部线缆和电子器件产生干扰甚至产生破坏。本文利用Heidler电流函数模型和TL回击通道传输模型,计算雷电通道周围的电磁场分布。将风机塔筒等效为圆筒形屏蔽体,在材质厚度确定的情况下计算塔筒的屏蔽系数。分析结果表明:雷电电磁场强度随雷击点距离的增加而减小。塔筒厚度越大,屏蔽效果越好。风机塔筒对100 k Hz以下的低频段能量具有明显的衰减作用。对于实际塔筒结构存在的孔缝造成的电磁泄漏,需要采取相应防护措施,增强塔筒的屏蔽效果。     

基于先导发展模型的±800kV直流输电 线路的雷电屏蔽性能评估

基于先导发展模型,分析了±800 kV输电线路直线塔的雷电屏蔽性能,并研究了工作电压、杆塔高度、地形地貌和线路保护角的影响规律,结果表明,正极性工作电压使得最大绕击电流和绕击率增加,而负极性工作电压使得最大绕击电流和绕击率有所降低,但整体而言,考虑工作电压的线路绕击率高于不考虑工作电压的情况,前者约为后者的两倍;随着线路杆塔高度和保护角的增加,直流线路的雷电绕击跳闸率逐渐增大;大地平面朝着线路侧倾斜,会增强地面的屏蔽效应,使得雷电绕击线路的概率降低。考虑直流输电线路的实际参数,评估了四川省±800 kV锦-苏直流输电线路、±800 kV宾-金直流输电线路和±800 kV复-奉直流输电线路的雷电屏蔽性能,发现了直流输电线路的雷电屏蔽性能的极性效应,并获得了3条直流输电线路的高风险杆塔分布,为线路的防雷改造提供了指导。     

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。     

风机叶片雷击概率分布仿真计算

针对目前风机防雷设计效果不佳的问题,为提出技术经济最优的接闪器布置方案,需获取准确的风机叶片雷击概率分布特性.拟基于正极性迎面先导起始与发展模型和负极性地闪下行发展模型,结合有限元分析方法,建立风机接闪过程的物理仿真模型,计算不同雷电流幅值下风机不同部位的击距,并提出风机不同部位的接闪面积计算方法,得到典型风机叶片在三种不同角度时不同部位的雷击概率分布.仿真结果发现当单个叶片竖直向下、保持水平以及竖直时向上,在正极性和负极性雷电下,雷电在叶片0～5 m范围内附着的概率分别为89.77％、93.64％、97.09％和92.53％、95.98％、97.99％.三种叶片角度条件下,叶片根部36～40 m范围内,风机的接闪概率小于1％,与风电场实际风机的雷击统计数据进行对比,初步验证了模型的有效性,研究结果拟为风机叶片防雷方案提供指导意见.     

基于先导法的同塔混压输电线路绕击耐雷性能

为准确评估500 k V/220 k V同塔混压四回输电线路的耐雷性能,,采用先导法研究了500 k V/220 k V同塔混压输电线路的绕击耐雷性能。以SZ600直线塔为例,计算了输电线路的绕击跳闸率,分析了杆塔高度、保护角和地面倾角等因素对该线路绕击耐雷性能的影响。仿真结果表明:雷电绕击主要发生在500 k V线路最上方的导线上;杆塔高度增加、地面倾角增大,线路的绕击跳闸率均会增大;随着保护角的减小,500 k V双回路的绕击跳闸率明显减小,220 k V双回路的绕击跳闸率变化不大;发生绕击的最大雷电流幅值随着侧面距离的增大而增大,在某一侧面距离下,只有一定范围内的雷电流幅值能够绕击导线。对线路绕击耐雷性能的改进提出一些建议,为同塔四回线路的设计和架设提供参考。     

基于物联网的区域雷电智能监管预警技术展望

正1前言从富兰克林发明接闪杆到目前为止,防雷技术的发展大致经历了四个阶段。1.1防雷1.0阶段这一阶段从18世纪50年代到20世纪初,即从富兰克林发明接闪杆起到20世纪初约160年的时间里,社会生产与人类生活变化不大,对防雷没有提出迫切的新要求,雷电防护一直停留在由接闪器、引下线、接地体组成的直击雷防护阶段,雷电防护技术几乎没有     

基于库仑定律的雷电屏蔽模型构建及性能分析

根据雷电特征和接闪杆保护特点,构建基于库仑定律的接闪杆雷电屏蔽模型,并据此分别对国家标准推荐的滚球法、保护角法和电力行业标准推荐的折线法雷电屏蔽性能进行分析,得出结论:屏蔽效率与实际观测一致。     

220kV复合绝缘材料横担防雷性能研究

运用电磁暂态软件ATP-EMTP建立220kV复合材料横担输电线路模型,分析对比了复合横担输电杆塔和酒杯塔A、B、C三相临界反击闪络雷电流的大小,并分析了不同冲击接地电阻、不同工频相角下复合材料横担塔反击、绕击耐雷水平以及最大绕击电流,验证复合材料输电杆塔耐雷性能优于常规酒杯塔,为复合横担的结构设计与优化提供参考。     

避雷器在输电线路绕击雷害治理中的应用

线路避雷器被认为是治理雷电绕击跳闸的有效手段,但实际使用中常发现在绕击雷电流作用下本基杆塔线路避雷器动作而相邻杆塔绝缘子串仍闪络的情况,为此基于电气几何模型研究了典型500 kV线路在不同地形影响下最大绕击雷电流变化情况,使用ATP-EMTP对大雷电流作用情况下绕击高电位转移的机理进行了分析,提出了使用多基杆塔连续安装线路避雷器防治高电位转移的方法。研究表明,在易发生大电流绕击的杆塔及其前后杆塔连续安装线路避雷器,大电流绕击导致的高电位转移是可以防治的。     

风电机组玻纤叶片雷电接闪器布局仿真分析

风电机组叶片雷电防护需要考虑整机叶片动态变化对空间电势的影响。雷电环境模型化,用平板电极模拟整个风机在雷电环境下"势"的分布,棒电极模拟雷电下行先导到达叶片周围时叶片上行先导的选择。计算叶片长59 m和79 m的风电机组感应电场分布和空间的电势分布,对比分析0°上叶片尖端处的感应电场,评估两种长度叶片的雷电防护区域,同时设计了叶片(长59 m)的接闪器布局。研究结果表明:1)雷电环境下,越靠近叶尖感应电场越大; 2)叶片越长,雷电防护设计时应考虑更小角度试验验证。59 m叶片虑到21°,79 m叶片需要考虑到17°; 3)叶片越长,叶尖端需要防护的区域越大。59 m叶片距叶尖13. 4 m区域需要重点防护,占整个叶片的22. 7%; 79m叶片是距叶尖32. 9 m区域需要重点防护,占整个叶片的41. 6%。4) 59 m叶片防雷系统设计时,叶尖接闪器和第一组叶身接闪器间距为2. 7m,第一组叶身接闪器和第二组叶身接闪器的间距为7. 5 m,第二组叶身接闪器和第三组叶身接闪器的间距为14 m,第三组接闪器可以选择安装。数值分析结果为风机叶片的接闪器布局提供重要的数据和理论支撑。     

雷电流建模方法及其对架空线路耐雷性能分析影响的研究

雷电流参数是输电线路雷电过电压分析和雷电防护分析的基础。总结了雷电流波形实测参数和雷电流模型,分别从波形和频谱两个方面对典型的雷电流模型进行了对比研究。利用PSCAD建立±800 k V特高压直流线路模型,采用不同的雷电流模型计算了线路的反击和绕击耐雷水平,结果表明:Heidler波和Concave波波头呈凹形,Concave波波头较Heidler波、双指数波和斜角波与实测雷电流波头最为接近。各雷电流模型的频谱都主要集中在0~100 k Hz以内,能量主要集中在0~50 k Hz以内,各雷电流模型频谱的区别主要在0~10 k Hz。雷电流波形对反击耐雷水平影响较大,对绕击耐雷水平影响较小。雷电流建模方法相同时,反击耐雷水平与雷电流波头斜率成反比。雷电流波形参数的实测结果分布范围较大,在输电线路防雷分析时,需要根据线路实际情况,测量和选取雷电流波形参数。     

屋顶光伏发电系统雷击浪涌防护

屋顶式光伏发电系统应用前景广泛,对其供电可靠稳定性的要求也越来越高,因此做好屋顶光伏发电系统的雷击浪涌防护至关重要。分析了屋顶光伏发电系统雷击浪涌危害途径,利用EMTP软件搭建外部防雷系统和光伏发电系统等效电路模型,计算雷击接闪器时光伏发电系统浪涌过电压,讨论雷电流幅值、接地电阻和SPD保护模式对降低雷击浪涌危害的防护效果。分析结果表明:雷击建筑外部接闪器时,绝大部分雷电流经由引下线泄散,流经直流电缆的雷电流较小;光伏阵列和逆变器过电压随着雷击电流幅值和接地电阻的增大而增加;在直流电缆正极、负极与引下线之间均安装SPD能够取得最好的防护效果,逆变器端口电位差最小。屋顶光伏发电系统雷击浪涌防护需要良好的接地和充分的SPD防护。     

地形地貌对330kV同塔双回输电线路最大绕击电流的影响

为了研究地形地貌对330 k V同塔双回输电线路最大绕击电流的影响,选取了三种典型的330 k V双回线路杆塔,利用电磁场数值分析和几何分析方法,分析了杆塔各导线间的相互屏蔽,拓展了电气几何模型EGM,计算了不同地形地貌下各相导线的最大绕击电流值Imax。分析得出同塔双回各导线的受屏蔽效果及地形地貌对最大绕击电流的影响。分析结果表明:对于鼓形塔,上相导线主要受地线和中相导线屏蔽;中相导线主要受地线和大地屏蔽;下相导线主要受中相导线和大地屏蔽。随着地面倾角的增大,地面对导线的屏蔽作用越强,导线的最大绕击电流逐渐减小。     

特高压直流输电线路雷电绕击影响因素研究

雷电是一种发生频繁且对电力系统危害极大的自然现象,特高压直流输电线路每年由于雷电绕击而引发的跳闸事故时有发生。针对该问题,本文基于接闪过程中上行先导发展原理,建立利用感应电压分析先导发展过程的先导发展模型,通过仿真分析研究特高压流输电线路上行先导相互作用、保护角、工作电压以及地形因素对整个雷电接闪过程的影响,并对各个影响因素的物理机理和作用过程进行具体分析。结果表明,与忽略各个影响因素的情况相比较,计及各个影响因素时的雷电绕击点、接闪路径以及绕击闪络率将有显著差异,特高压直流输电线路雷电绕击影响因素研究对于输电线路的防雷设计和选址具有一定的参考意义。     

线路避雷器在防雷中的作用研究

为了研究线路避雷器在防雷中的作用,根据雷电直击杆塔顶部及绕击导线两种情况,建立线路避雷器动作时的等值电路,推导出考虑残压影响的线路避雷器对雷电流的分流计算公式。计算结果表明,当雷电直击杆塔顶部致线路避雷器动作时,线路避雷器约可向保护相导线分流≮10%的雷电流;而当雷电绕击导线致线路避雷器动作时,线路避雷器可向杆塔及杆塔两侧相邻档避雷线分流70%的雷电流。     

接地系统互连风场雷电浪涌分析

雷电对风电场的正常运行构成了严重威胁,需要详细研究雷电浪涌对其危害。利用PSCAD软件搭建简单风电场模型,分析风机塔筒高度对塔底雷击暂态电位的影响,讨论接地系统互连情况下连接电缆敷设方式、雷击点位置、土壤电阻率对浪涌传播的影响。仿真结果表明:风机塔筒越高,塔底雷击暂态电位越大,波形振荡越明显;接地系统互连能够降低塔底暂态电位,但效果并不显著,连接电缆敷设方式对于降低暂态电位幅值几乎没有效果;采用互连接地系统时,浪涌会传播至其他相连风机,距离雷击点越远的风机,塔底入地电流和暂态电位幅值越低;土壤电阻率增大,塔底雷击暂态电位越大,过电压会对变压器等设备绝缘产生危害,需要尽可能采取措施降低塔筒接地电阻。     

500kV双回路直线转角塔输电线路的防雷保护分析

针对江苏省的典型500kV双回直线转角塔输电线路,杆塔型号为SZJ1、SZJ2和SZJ16,采用电气几何模型,分析杆塔呼高和绝缘子串偏角对直线转角塔输电线路绕击耐雷性能影响。计算结果表明,随着杆塔的呼高增加,直线转角塔输电线路的绕击跳闸率逐渐增大;随着绝缘子串偏角的增加,SZJ1和SZJ16直线转角塔输电线路的绕击跳闸率逐渐增大,而SZJ2直线转角塔输电线路的绕击跳闸率先降低后增加,在40°左右达到最小值;SZJ1和SZJ16直线转角塔输电线路的绕击跳闸风险降低,SZJ2直线转角塔输电线路的绕击跳闸风险较高。选取江苏省500kV兴斗5294线的56号杆塔(SZJ2型)处输电线路进行仿真计算,结果表明56号杆塔的内侧中相导线最易遭受雷电绕击,绕击跳闸率最高,与实际运行经验比较符合。通过分析减小保护角对SZJ2直线转角塔线路绕击耐雷性能的影响,给出不同高度直线转角塔线路所需采用的保护角推荐值。     

基于区间直觉模糊集的雷电防护能力评价

针对专家打分法确定指标因子权重具有较大主观性和最大隶属度原则确定评价结果存在低效和失效情况,提出基于区间直觉模糊集的雷电防护能力评价方法.依据相关国家标准和技术规范,从接闪装置、引下线、接地装置、等电位连接、电涌保护器(SPD)、屏蔽与布线六个方面构建了17个指标因子的雷电防护能力评价指标体系,并建立了基于检查检测结果...     

特高压直流同塔混压输电线路绕击耐雷性能研究

特高压直流同塔混压输电线路可有效解决日益增长的电力需求和输电走廊资源紧缺的矛盾,准确评估其绕击耐雷性能,对线路设计和施工具有重要参考价值。基于电气几何模型计算绕击跳闸率,考虑了导地线、大地的相互屏蔽效应、地面倾角、雷电入射角和工作电压等因素的影响,并通过算例进行了分析验证,研究了特高压直流同塔混压输电线路的绕击耐雷性能及其影响因素。同时应用该模型对800 kV直流单回线路和500 kV直流同塔双回线路的绕击耐雷性能进行了研究对比,得出了特高压直流同塔混压输电线路绕击耐雷性能的特点。结果表明:500 kV线路的绕击耐雷性能优于800 kV线路;特高压直流同塔混压输电线路绕击耐雷性能与800 kV直流单回输电线路绕击耐雷性能近似相同,但比500 kV直流同塔双回输电线路绕击耐雷性能差。