超/特高压输电线路耐雷性能计算方法探讨

防雷电性能是输电线路安全运行的关键。通过对行波法、蒙特卡洛法、故障树法、EMTP法、绕击耐雷水平的规程法、电气几何模型法、改进电气几何模型法、雷电绕击的先导发展模型法和输击概率模型等架空线路反击耐雷水平计算方法的归纳比较,分析超/特高压输电线路的反击耐雷性能、绕击耐雷性能,最后对上述诸计算方法评价和展望。     

±800kV换流站的雷电侵入波过电压仿真分析

特高压直流换流站的绝缘配合对系统的安全运行和经济成本至关重要。为此,针对糯扎渡送电广东±800 kV特高压直流输电工程,采用PSCAD/EMTDC软件仿真分析受端换流站雷电侵入波过电压分布及其对设备雷电冲击绝缘水平的影响。建立了换流站各设备的雷电冲击暂态模型和交、直流侧进线段线路的频率相关模型,并选取合适的换流站运行方式进行仿真分析。采用先导发展法作为绝缘子串的闪络判据计算出交、直流侧输电线路进线段内反击和绕击耐雷水平,并由电气几何模型计算最大绕击电流。根据线路耐雷水平计算交、直流侧进线段内反击和绕击时雷电侵入波在换流站内设备上形成的最大过电压,校核设备雷电冲击绝缘水平,提出了改进措施。     

超(特)高压输电线路耐雷性能计算方法综述

针对超(特)高压输电线路的反击耐雷性能、绕击耐雷性能特点,比较分析了采用规程法、行波法、蒙特卡洛法、故障树法、电磁暂态程序(electro-magnetic transient program,EMTP)法来计算反击耐雷水平的具体过程、优缺点,以及采用规程法、电气几何模型法、改进电气几何模型法、输电线路雷电绕击的先导发展模型法、输电线路绕击概率模型法来计算绕击耐雷水平的具体过程、优缺点,并提出今后超(特)高压输电线路耐雷性能的研究工作应放在雷击线路的传播过程和机理上,寻找更合理的计算模型和方法。     

特高压直流输电山区线路Z型杆塔与T型杆塔的比较

我国特高压直流输电工程途经大量山地,雷电活动频繁,而常规T型塔在山区的绕击跳闸率较高,为此针对溪洛渡—浙西特高压直流输电山区线路设计了一种新型杆塔(Z型塔)。针对Z型塔,对比T型塔,采用改进电气几何模型与ATP-EMTP软件,计算分析了反击、绕击耐雷性能及其影响因素,同时采用CDEGS软件结合公式法对Z型塔的电磁环境做了评估。结果表明:Z型塔的反击耐雷水平很高,绕击耐雷性能明显优于T型塔,因此Z型塔的整体防雷性能明显优于T型塔。在呼称高最小时Z型塔各项电磁环境参数均达标,且均优于T型塔。可见Z型塔更适合在山区使用。     

超特高压输电线路绕击性能分析

运用电气几何模型(EGM)的方法来分析超/特高压交流输电线路的绕击耐雷性能,并给出了计及导线工作电压的绕击耐雷水平和绕击跳闸率计算式。然后,再对影响超/特高压输电线路绕击耐雷特性的雷电流幅值、杆塔高度、线路绝缘水平,线路所经过的地形、保护角、工频瞬时电压、地面植被等主要因素做了分析研究。     

特高压直流架空输电线路雷击仿真研究

特高压直流架空输电线路的防雷对系统的安全运行极为重要.本文运用ATP-EMTP建立特高压输电线路、杆塔、绝缘子串的伏秒特性等计算模型,对特高压直流输电线路三种形式的雷击过电压仿真计算.得出绕击的耐雷水平比雷击塔顶、雷击档距中央避雷线要低.并与500 kV直流输电线路的绕击耐雷水平相比较,提出应关注绕击的小雷电流有入侵换流站的可能性以及对设备绝缘存在的威胁.     

UHVAC输电线路大跨越段的防雷保护

为确保特高压输电线路的耐雷可靠性,对晋东南-南阳-荆门UHV输电线路的黄河大跨越段和汉江大跨越段的雷电性能进行了研究并介绍了UHV输电线路大跨越段雷电性能评估的计算方法,同时根据我国输电线路大跨越段的运行情况,参考俄罗斯标准,以大跨越段在雷电过电压下的雷击无故障时间(耐雷指标)来确定防雷保护方案,还计算了UHV输电线路大跨越段的年绕击跳闸次数和年反击跳闸次数及雷击避雷线跨越档距中央的反击跳闸次数,提出了按雷电过电压要求的跨越塔塔头间隙。研究表明,我国特高压输电线路大跨越段的耐雷指标不宜<50 a。     

混压输电线路耐雷性能研究

同塔混压输电在增大输电容量、节约线路走廊资源和减少建设成本方面具有巨大优越性和发展前景。近年来对于特高压与超高压同塔混合输电开展的前期研究发现,多回输电线路之间存在电磁耦合,影响输电线路的过电压水平。因此需对超、特高压混压输电线路的耐雷水平进行重新评估,以确保输电安全。文中以单回±800 kV与双回500 kV交直流同塔输电线路为研究对象,应用ATP-EMTP软件搭建线路分布式参数模型,并对雷电流、杆塔、波阻抗等分别建立仿真模型,分析了雷电反击与绕击时架空线路上产生的感应过电压特性。结果表明雷击杆塔时交流线路A相上的过电压值最大,应对该线路加强线路绝缘,并采取降低杆塔接地电阻的措施,可有效降低线路过电压,防止雷击塔顶引起的绝缘闪络。雷电绕击直流线路时,其正极导线过电压值最大。绕击交流线路时A相过电压最大。为通过合理架设避雷线、安装避雷针、增加避雷线的横担长度、减小保护角,以及做好正极导线与A相过电压防护等措施提供理论依据。     

特高压直流输电线路耐雷特性影响因素及防雷措施研究

特高压直流输电线路在传输距离、送电容量、线路损耗、减少土地占用空间及节约输电线路投资成本等诸多方面都具有特殊优势,对于进一步调整和优化我国现有的能源资源机构和推动我国国民经济的稳定增长具有十分重要的作用。特高压直流输电线路分布广泛,跨越多个区域,有可能出现故障。根据统计,造成线路失效的最大因素就是雷击。基于此,以输电线路雷击过电压分类为切入点,对特高压直流输电线路的反击耐雷特性和绕击耐雷特性的影响因素进行了总结,并制定了特高压直流输电线路防雷措施,以期降低线路发生雷击跳闸的概率,减小雷击危害,实现电力资源的稳定输送。     

云广特高压直流输电线路反击耐雷性能

云广特高压直流输电线路将途经雷电活动强烈的区域,研究其反击耐雷性能对线路防雷设计有重要的意义,为此用ATP-EMTP软件建立了特高压直流输电线路反击耐雷性能数字仿真模型,它包括输电线路杆塔的多波阻抗模型、绝缘子的先导发展闪络模型和杆塔接地阻抗非线性模型。利用所建立的反击模型计算了云广特高压直流输电线路的反击耐雷性能。结果表明,特高压直流输电线路的反击耐雷水平较高,线路发生反击闪络的事故概率较低;随着杆塔高度的降低,接地阻抗的减小,线路绝缘水平的增强,云广±800kV特高压输电线路反击耐雷性能增强。     

Experimental evaluation of a UHV tower model for lightning surgeanalysis

An experimental investigation was performed on a UHV tower model for the EMTP multiconductor calculation of lightning overvoltage at substations associated with back-flashover at an adjacent transmission tower. The various lightning surge response characteristics were measured on an actual UHV tower, and parameters of a multistory transmission tower model that can reproduce voltages across the insulator strings, voltages of the crossarms, and voltages of the power lines were determined. A value of 120 Ω was determined as the surge impedance at each section of the multistory tower model, which closely agreed with the tower surge impedance measured for the UHV tower alone     

降低1000kV变电站避雷器额定电压的可行性

为了优化绝缘配合,提高工程经济性,通过对特高压变电站金属氧化物避雷器(MOA)在不同系统过电压下吸收的最大能量的计算和对我国3个制造企业的MOA电阻片在荷电率为95%条件下的老化性能试验的分析,指出我国1 000kV变电站MOA的额定电压由828kV降低至804kV甚至更低(如780kV)是安全和可行的。额定电压降低至804kV或780kV,可使MOA保护水平分别降低2.9%或5.8%。变电站过电压水平随着MOA保护水平的降低而降低。通过对我国后续1 000kV输电工程变电站过电压计算表明,变电站雷电过电压水平和相地操作过电压可分别降低3%或5%,从而可以提高变电站绝缘安全裕度,或者降低绝缘水平,或降低对变电站进线段最大绕击电流的要求。同时通过对500kV和750kV系统MOA的额定电压进行分析,提出了其降低额定电压的建议。     

1 000 kV大跨越直线塔防雷间隙取值及优化

为评估1000kV交流特高压大跨越线路的耐雷性能,首先依据设计规范要求,计算了直线塔雷电过电压间隙取值,随后利用ATP-EMTP建立仿真模型,研究了大跨越线路的反击及绕击耐雷水平和雷击跳闸率,最后分析了线路避雷器对耐雷性能的影响。研究结果表明：直线塔下相安装避雷器,可显著提高大跨越线路的耐雷性能,使雷击跳闸率降低66%;安装避雷器后,上、中相雷电过电压间隙可减小1.5m,此时雷击无故障时间为99年,这有利于降低塔高、节省塔材。     

特高压并联电抗器中性点小电抗的过电压及绝缘水平分析

为了提高特高压输电系统的可靠性和安全性,利用EMTP建立了1000 k V典型输电系统的仿真模型。分别针对工频、操作和雷电过电压情况下中性点小电抗的过电压进行了计算分析,研究了并联电抗器和金属氧化物避雷器对过电压的抑制效果,重点分析了并联电抗器中性点小电抗的过电压,并对其绝缘水平进行了核算。实验发现:并联电抗器可有效抑制线路以及小电抗上的工频过电压,避雷器可以有效限制操作过电压以及三相重合闸过程中出现严重的过电压。中性点避雷器的额定电压推荐选取180 k V或192 k V,绝缘水平可选为:雷电冲击耐受电压要求值为550 k V,短时工频耐受电压要求值为230 kV。     

分布式暂态过电压在线监测技术在特高压GIS变电站中的应用

特高压变电站已成为我国电力系统中的关键枢纽,因此对雷击损坏的监测和预防至关重要,文中提出一种分布式暂态过电压在线监测技术,将暂态过电压监测设备嵌入于高性能EMC设计的户外柜中并将户外柜就近安置于被测一次设备附近,有效解决了远距离铺设信号电缆造成的信号干扰和失真的问题。系统采用分布式系统架构和分析技术,将局域网络内各测点过电压数据依据IEC 61850传输协议进行汇总,通过后台软件可实现对各测点过电压波形的大数据分析,分析结果可为分析过电压故障和提高一次设备绝缘防护水平提供有效依据。研究成果在贵阳龙山变电站和龙里变电站中得到了成功应用,成功监测到了该区域电网内的过电压故障并进行了故障定位和故障分析,后又在武汉交流特高压试验基地进行了安装和应用,成功采集到了特高压GIS一次设备分合闸操作过电压波形,验证了户外柜EMC设计在特高压变电站运行的可靠性和稳定性。     

雷电波的衰减与变形问题研究

在同时考虑冲击电晕和由集肤效应引起的大地阻抗频率特性的基础上,研究雷电过电压波沿架空线路传播时衰减与变形的问题。对冲击电晕和大地阻抗进行离散化和线性化,计算出相应的参数,这种计算方法不仅简化了算法,而且可用于工程实践中。在PSCAD软件中建立电力系统的输电线路模型,模拟雷电流打在线路杆塔顶部发生反击．测量同一点在不同情况下的雷电过电压波,然后进行对比,并测量在不同情况下的耐雷水平．准确直观地反映了冲击电晕和集肤效应这2种因素对雷电波的影响。为系统设计和工程实践奠定了基础、     

雷电过电压仿真中非线性元件的建模(英文)

The paper presents some problems of lightning overvoltage modeling in transmission lines with nonlinear elements.The presented results were obtained mostly for fast front transients of subsequent lightning return stroke currents.The effectiveness of numerical algorithms of nonlinear models and possibilities of their development for such transients are analyzed.Computer simulations carried out by application of EMTP show that nonlinear models of back-flashover and ZnO arresters work properly,while the implemented corona model can not be used for relatively large peak values of subsequent lightning return-stroke currents.     

考虑波形起始点的特高压变电站雷电入侵过电压分析

变电站雷电入侵过电压是特高压输变电工程的重要课题。为研究工频电压对变电站雷电侵入波过电压的影响,考虑雷电入侵时刻工频电压的波形起始点对雷电入侵过电压的影响,以某1 000 kV特高压GIS变电站为例,采用电磁暂态仿真程序ATP/EMTP建模研究了不同波形起始点对应的雷电侵入波过电压,并根据波形起始点的分布概率,研究了雷电侵入波过电压的分布规律,提出以90°波形起始点为依据进行雷电侵入波过电压计算和绝缘配合的建议。     

1000kV特高压变电站防雷保护和设备绝缘水平

结合我国1000kV晋东南—荆门—南阳试验示范工程系统过电压的计算结果,论述了绝缘配合方法的原理,推荐了本工程变电站的设备绝缘水平。同时对我国已运行的500kV和750kV变电站的直击雷设计和运行经验进行了总结分析,并对1000kV特高压变电站直击雷防护中存在的一些特殊设计问题进行了计算研究,推荐了1000kV变电站对直击雷的防护方法。还对晋东南变电站、南阳开关站和荆门变电站雷电侵入波进行了模拟计算,计算出各种运行方式下变电站开关站的安全运行指标,并根据计算推荐了确保每个变电站安全运行年(1500～2000a)时的避雷器保护方案。