一次人工引雷雷电流和地电位升高监测

根据2006年夏季在山东滨州地区的一次火箭引雷试验观测中雷电流和地电位升高的资料,对雷电作用于伸长接地体上引起的地电位升高和接地电阻特性进行分析.从波形可以看出,雷电过程中有两次回击,一次峰值为41.59kA,电流波形为6.02/20.24μs,另一次峰值为29.59kA,电流波形为4.8.11μs.以往对接地体的冲击特性研究都是限于试验室中的标准波形,此次试验反映出真实雷电过程中接地体的接地电阻变化特性.同时针对ATP仿真法中常用的接地体仿真模型提出质疑,冲击接地电阻仿真计算结果不随雷电流波形参数发生变化,而且雷电流和地电位升高波形峰值不能体现出时间差,这是因为火花放电使冲击接地电阻非定值.     

高电压大电容负载下雷电冲击电压波形的调试

介绍了一种改善大电容负载的雷电冲击电压试验输出波形的方法,分析了容性负载时雷电冲击电压波形振荡和过冲的原因,指出了调试雷电冲击电压波形常用的措施,并在冲击电压试验回路中串联RLC滤波电路来对现用低通滤波电路进行改进。仿真分析表明,改进后的RLC低通滤波电路比原先的RC低通滤波电路的波形平滑度好,雷电冲击电压波形波头振荡得到明显改善。     

雷电流数学模型的对比分析

针对目前应用较为广泛的双指数函数、霍德勒（Heidler）函数和脉冲函数雷电流模型,从函数波形特点、一阶可导性和频谱分析对这三种雷电流数学模型进行了对比分析,据此提出非精确的雷电流仿真计算研究可采用双指数函数模型;精确的雷电流特性的研究可采用Heidler函数模型;雷电电磁场等领域的研究可采用脉冲函数模型。     

金属氧化物避雷器在陡波下的试验与模型分析

为研究金属氧化物避雷器(MOA)在特快速瞬态过电压(VFTO)陡波下的响应特性,设计制作了陡波电流源装置,并对MOA阀片进行了陡冲击电流波下的残压试验研究。结果表明VFTO下阀片残压较雷电残压增加20%左右。对现有的MOA陡波模型进行了概要总结,并分析了IEEE推荐模型和东芝提出模型的参数计算和适用范围。应用2种模型对252kV GIS试验回路中安装MOA的VFTO特性进行了初步仿真计算,初步结果表明模型参数的取值对计算结果有较大影响。因此MOA对VFTO的抑制作用需试验验证。     

雷电通道等效仿真电路

在 VDTC雷电通道模型基础上衍生出仿真雷电通道的等效电路 ,仿真电路计算出的对地雷电流波形与原始实测雷电流波形特征参数比较吻合 ,可用于雷电研究     

杆塔雷电流多通道监测方法及其特性分析

通过采用多个罗氏线圈并联,模拟信号无源叠加的方式,可以对雷击时刻流经杆塔枝干的雷电流分量进行更精准地监测。通过建立多罗氏线圈并联外积分电路模型,根据外积分条件对电路模型进行动态特性(时域和频域)理论分析,可以得出电路模型输入输出关系的理论公式及应用条件。按照雷电流测量要求,对电路模型进行仿真分析;同时依据仿真参数制作传感器,并通过冲击电流实验对传感器进行实验验证。仿真和实验结果表明,所设计的多罗氏线圈并联外积分传感器能够正确还原雷击时刻流经杆塔枝干的雷电流波形,误差小于2%,动态特性符合实际测量要求,验证了理论结果的准确性,且所设计的电流传感器在实际雷电监测系统中得到了应用。     

±1100 kV换流站直流MOA综合老化特性研究

在投运的特高压换流站中,各设备承受的运行电压、过电压负荷、波形差异大,不同节点MOA面临不同的老化威胁,研究直流MOV在各种负荷下老化特性对于直流MOA的参数选取具有重要意义。为了分析直流MOA可能承受的操作过电压、近区雷击和远区雷电过电压对MOV老化的影响,对±1100 kV换流站中直流MOA用的3种典型MOV施加不同强度直流、不同组合方式的操作冲击、大电流冲击、雷电波冲击,进行综合加速老化实验,研究直流MOV承受长期运行电压及不同冲击负荷应力时的综合老化特性,实验结果表明:冲击电流波形、强度、频次等对MOV性能的劣化影响权重排序为:大电流冲击操作冲击雷电波冲击;配方工艺对MOV的劣化特性影响很大;MOV在综合老化下的劣化状态存在着明显的极性效应。     

非标准雷电冲击电压模拟技术研究

变电站内实际遭受的雷电冲击电压与在高压设备试验中所用的标准雷电冲击电压存在很大差异。为探讨变电站内设备实际可以承受的非标准雷电冲击电压与标准雷电冲击电压(1.2/50μs)的差异,设计了一种可以产生模拟非标准雷电暂态电压波形的电路,可对电路元件参数进行调节,研究电路中不同的元件参数对产生的非标准雷电冲击电压波形的影响。非标准雷电冲击电压波形大多是振荡型冲击电压波形,通过Matlab Simulink进行电路仿真,依据仿真设计出能够产生非标准振荡型冲击电压波形的电路。研究结果表明,仿真电路产生的电压波形与实际电路测量得到的冲击电压波形相比较基本一致。该研究为进一步探讨非标准雷电振荡型冲击电压对电介质击穿特性的试验奠定了基础。     

雷电流缩比A波发生器电路设计与研究

雷电间接效应是指当雷电放电时伴随产生强大的脉冲电磁场,在电磁耦合效应下,部分雷电能量传导或辐射到机载电气电子设备上,引起过电压或过电流,对飞机电气电子设备造成损坏或干扰。为了探究雷电间接效应及其防护[1],根据相关波形标准[2],设计了一种雷电流发生器电路,该电路可以产生用于雷电间接效应研究的缩比A波[3],使用Matlab仿真软件通过改变RLC回路参数来研究影响波形参数的因素,设计出满足要求的波形发生器电路,最后按照仿真电路搭建了一个实际电路,测试结果显示实测波形与仿真波形相吻合,说明该发生器电路达到设计要求。     

采用避雷器动作电流实现过电压在线监测的新方法

过电压在线监测在配电网中主要采用外加分压器的方法,并已在现场得到应用,而在110 kV及以上系统中仅研究了通过变压器高压套管末屏测量电压和电流等方法实现过电压在线监测。研究了一种新的过电压监测方法,即通过对无间隙金属氧化物避雷器(metal oxide arrester,MOA)固有电流–电压关系,进行了不同雷电、操作冲击动作电流的波头、幅值下的节点电压试验和仿真,还原了MOA节点电压,进而有效地得到MOA所保护设备上承受的过电压幅值。同时通过大量试验和仿真数据得到了冲击电流与节点电压拟合的函数公式,实现了节点过电压的还原。     

10 kV系统冲击与工频续流联合试验回路设计

为检验10 kV带间隙防雷装置在冲击闪络后熄灭工频续流电弧的能力,设计了一种冲击试验与工频续流试验相结合的试验回路。为了产生较高电压下的高幅值工频续流,采用LC串并联谐振回路产生工频续流,对该回路中各元件的参数进行计算并给出合理数值,最后利用同步控制回路提取冲击信号来导通工频续流回路,实现冲击试验与工频续流试验的同步。计算结果表明,该联合试验回路能在产生1.2/50 μs冲击波的同时产生频率为50 Hz的正弦电流波且电流的振荡能够持续至少100 ms,满足带间隙防雷装置在冲击闪络后,检验工频续流下熄灭电弧能力的要求。     

单根伸长接地体的冲击特性与仿真模型的研究

冲击接地阻抗是影响输电线路防雷等级和雷击跳闸率的重要因素。目前,通常采用模拟试验或者仿真计算来研究冲击接地阻抗,无法真实反映接地体冲击接地特性。为了研究接地体在冲击电流下的特性,本文采用大型冲击电流发生器对接地体进行真型试验研究,以多种型式接地体为研究对象,讨论了冲击电流幅值和接地极尺寸对接地体冲击特性的影响并建立了接地体冲击接地阻抗EMTP仿真模型。试验结果表明,冲击电流幅值升高、接地体长度增加或截面直径增大都会使冲击接地阻抗降低,且接地体长度和冲击电流幅值的影响均出现饱和现象;仿真结果表明,通过分段π型等值电路Models模型建立的接地体冲击接地阻抗仿真模型可有效计算接地体冲击接地阻抗。     

一种改进的避雷器冲击电流试验回路参数设计方法

在对避雷器进行冲击电流试验时,回路电阻具有非线性变化特性,回路输出波形参数的准确估算比较困难。本文通过分析非线性试品对冲击电流试验回路输出波形的影响,提出一种改进的非线性试品冲击电流试验回路参数的设计方法,主要思想为根据负载的特性、充电电容和试验冲击电流波形参数的要求,在欠阻尼条件下设计回路参数。然后将本文的方法与以往在临界阻尼条件下的设计方法进行对比,本方法的优越性主要体现在它能在主电容既定的条件下给出精确的调波电阻的范围。调试过程中只需要调节调波电阻的大小,简化了调波过程、提高了调波成功率。最后通过实际冲击电流试验验证了本文所提方法的有效性。     

冲击电压下500 kV油浸倒置式电流互感器局部放电特性研究

为了研究油浸式电流互感器在运行过程中的局部放电特性,搭建500 kV油浸倒置式电流互感器在冲击电压下的局部放电试验回路,对试品施加标准雷电冲击电压和操作冲击电压,使用安装在试品末屏接地引下线处的非接触式高频局部放电传感器采集局部放电信号,通过高采样率示波器显示放电波形。在冲击试验后进行工频局部放电测量、油中溶解气体成分分析、高电压介质损耗因数测试、频域介电谱测试,以检测试品的绝缘状况。研究结果表明:油浸式电流互感器在冲击电压下发生局部放电,绝缘损坏,放电熄灭电压低于正常运行电压,放电无法自熄灭,长期累积作用造成设备故障。     

雷电流特性及其波形分析

通过对雷电流特性的分析,阐述主放电通道的波阻抗、雷电流波形,及幅值概率分布和雷电流极性等特点。根据其特点,建立了雷电流波形的三种主要数学等值模型,即双指数函数模型,霍德勒模型和脉冲函数模型。并应用Matlab软件对其进行仿真,得出不同模型间的特性差别及其适用范围。     

限压型低压电涌保护器级间配合研究

采用电磁暂态程序(EMTP)仿真方法,研究了MOV限压型低压电涌保护器(SPD)两级保护电路.模型中采用传输线模型仿真电缆线,通过实验测量SPD在不同冲击电流下的残压值获得SPD仿真的必要电流和残压值参数.得到了两级在不同冲击电流大小、线缆长度连接时的电流分布情况和残压大小.对传输线的长度为5、10、20 m,冲击电流为8.9 kA时的仿真结果进行实验验证,实验结果和仿真结果基本一致.该项研究有助于雷电防护中SPD辅助工程设计.     

500 kV交流线路复合绝缘子并联间隙应用研究

为了设计和开发性能优良的的超高压输电线路并联间隙防雷保护装置,开展了绝缘子串并联间隙的相关研究,包括其雷电冲击放电特性试验、操作冲击放电特性试验、工频短路电流试验和工频电压分布研究。提出了一种兼具绝缘子防雷保护和工频电场均压功能的环形并联间隙,并评估了加装并联间隙后的500 kV交流线路的耐雷性能。研究结果表明,所设计的并联间隙具有绝缘子雷击闪络保护、转移疏导工频电弧和均匀电场分布的功能,使得平原地区架空线路加装并联间隙后雷击跳闸率低于0.14次/(100 km.a)。     

发电机外部故障切除后励磁调节器动态特性仿真研究

励磁调节器改善了发电机的调压特性,但对其引入电流测量值后的分析存在不足。为了研究电流测量值对励磁调节器调整特性的影响,分别建立了发电机单机运行和并网运行两种仿真模型,得到了两种运行状态下励磁调节器的调整特性,并利用戴维南等效电路对励磁调节器中的电流进行分析。仿真分析结果表明,励磁调节器在发电机单机运行和并网运行故障切除后的调整特性不同,且引入的电流测量值是由发电机电势与系统电势矢量差振荡产生,是呈低频振荡特性的交流电流;仿真进一步表明,加装自动励磁调节器后会在一定程度上加剧发电机与系统间的低频振荡。