输电线路雷电防护技术研究(一):雷电参数

充分了解输电线路的实际雷电特性是线路防雷的基础。为此,在全面分析目前国内外现有的雷电参数获取方法的基础上,分析了与输电线路防雷分析、设计紧密相关的雷电日、地面落雷密度、雷电流幅值及雷电流波形等雷电参数的研究现状及存在的问题。作者开发的雷电流波形监测装置已在山东泰安输电线路安装,并已成功捕捉到了我国第1个与CIGRE推荐波形相似的雷电流波形。分析表明:雷电活动具有明显的地域性,目前我国雷电防护方面需要开展的工作是应充分利用雷电定位系统监测数据,统计分析得到不同区域的年雷电日、地面落雷密度及雷电流幅值分布,另外应在不同地区、不同电压等级的典型输电线路易击杆塔上安装一定数量的雷电流波形监测装置,监测积累我国的实际雷电流波形及幅值特性,同时实现对雷电定位系统雷电流幅值监测的标定和校核,使我国电力系统的雷电防护做到有的放矢。     

我国电网雷电监测与防护技术现状及发展趋势

雷电是造成电网故障的首要原因。我国电网防雷工作者经过多年努力,基于"发现问题–分析问题–解决问题"的技术路线已形成一套较为成熟的电网防雷技术体系,该体系主要包含雷电监测、防雷评估和雷电防护措施3个方面研究成果,应用效果显著。近5年来330 kV及以上交、直流线路里程增长超过30%,但雷击跳闸率总体呈下降趋势,雷击跳闸率与故障停运率均处于世界最优水平。随着电网规模的迅速增加和可靠性要求的不断提高,结合重要输电通道、直流线路和配电线路防雷中存在的技术需求,总结迫切需要开展以下3个方面的工作:1)雷电监测方面,亟需研究中小尺度高精度雷电监测技术,输电线路分布式雷击监测的定位精度和经济性需进一步提升;2)防雷评估技术方面,需开展精细化雷电参数挖掘分析,重点关注精细化雷电参数、3维复杂地形下防雷分析模型和评估技术的研究;3)雷电防护措施方面,亟需开展防护措施有效性评价体系的研究,开展并联间隙结构优化设计和新型闪络限制器的研发。     

南方电网雷电定位系统及其应用

雷击是影响南方电网运行的重要因素,雷电定位系统是研究雷电规律和指导电网输变电设备防雷的有效手段。介绍了南方电网雷电定位系统的联网必要性、整体结构、站址优化、应用系统、及其在输电线路雷击故障点巡查、输变电设备故障原因分析、雷电活动规律研究等方面的应用情况。南方电网雷电定位系统实现了南方五省区雷电探测数据联网及共享,开发了服务于全网的雷电定位信息WEB应用系统和雷电参数统计分析专家系统,依据全网探测站布点情况、雷电探测精度要求,进行了全网探测站布点优化,广东、广西、云南三省省内雷电定位精度优于1km的覆盖率分别提升了149%、16%、103%。系统自投运以来,在南方电网区域内积累了海量雷电活动数据,可有效指导输变电设备雷击故障分析、南方电网雷电活动规律研究及输电线路差异化防雷。     

江苏电网近年雷电活动及输电线路雷击跳闸分析

近年来,雷电活动引起的输电线路跳闸事故频繁发生,因此针对输电线路防雷技术开展相应研究工作。在统计江苏雷电活动的基础上,分别从杆塔塔型、高度、回数及档距等多个方面分析了跳闸原因和雷击特性。完成2012至2016年江苏电网输电线路雷击跳闸统计,并结合电网生产实际,从输电线路差异化评估、运维、新技术等方面提出合理化防雷措施和建议。     

雷电定位监测系统在输电线路防雷中的应用

结合华北电网雷电定位监测系统的应用情况,介绍了其在输电线路防雷中的作用,明确了线路跳闸的主要原因及故障位置,分析了雷电活动规律,对具体线路细化,确定了防雷工作需重点注意的易击线路以及线路的易击段。通过对这些重点区域防雷配置的合理优化可以有效地降低雷击跳闸率,为系统安全稳定运行提供了保证。     

青海省雷电参数统计分析

基于雷电参数统计平台,利用青海电网雷电定位系统积累的地闪数据进行空间、时间及电流主题统计分析,为青海电网输电线路防雷性能评估、差异化防雷设计和改造提供了技术支持。     

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.     

输电线路雷电防护技术研究(二):分析方法

防雷分析是对线路防雷性能和各种防雷措施效果进行评价的基础及防雷决策与设计的前提。为此,讨论了国内外输电线路防雷分析方法的发展状况及其存在的问题,特别研究了输电线路的雷电反击特性和绕击特性分析方法及其综合应用,提出了适当的线路防雷分析计算模型和方法。研究表明:在输电线路反击特性分析时,应建立充分反映输电线路雷电暂态特性的全波过程分析方法,绕击分析则应根据电压等级的不同选用电气几何模型、先导发展模型和分形模型。防雷分析应充分考虑微地形及雷电区域特性的影响,综合评估不同区域线段的防雷特性。     

输电线路差异化防雷评估

新疆地形地貌呈现多样性,全区部分地区夏季雷电活动较频繁。随着新疆特高压建设工程的不断推进,电网的雷电监测与防护要求也日益提高。输电线路差异化防雷将影响线路耐雷水平的雷电信息、地形地貌参数及线路基本信息多方面自然影响因子科学融合,形成可准确筛选潜在高风险杆塔并制定高经济性改造方案的线路雷害防御技术。着重以雷电参数统计建立雷击杆塔跳闸率模型,通过指标判断杆塔防雷性能。采用先评估、后治理、再总结的方式,对输电线路进行可靠性评估。     

中国电网雷电定位系统与雷电监测网

雷电定位系统是近20年来在雷电工程技术领域应用最广泛的雷电监测技术手段。在雷电定位技术及其系统自主研发以及雷电监测网的建设上,中国属起步早、持续性好、已建的监测覆盖区域大、积累监测资料长的雷电监测大国,我国电力系统率先并持续开展了雷电监测,并建有覆盖国土面积大部分的全国雷电监测网。为了总结其经验,全面介绍了我国电网雷电定位系统和雷电监测网的发展概况和现状;详细阐述了我国电网雷电监测技术、水平以及雷电监测网。从雷击故障点快速定位、雷击事故鉴别、雷电参数统计、防雷水平评估和雷电预警5个方面论述了雷电监测网在我国电网中发挥的重要作用,并对今后雷电定位系统和雷电监测网的发展提出了展望。     

220 kV新杭线Ⅰ回路27年雷电流幅值实测结果的技术分析

根据220 kV新杭线Ⅰ回路全线1962—1988年实测得到的716次雷击记录,分析了该线雷击闪络原因,求得了绕击率和雷击跳闸率;并根据雷击跳闸率的变化和雷电流在杆塔中的分流情况,说明改进防雷措施。根据全线雷击点位置的统计确定了多雷区和易击点,为该线有重点、有选择性地加强防雷措施提供了实测依据。此外,还对这些实测数据进行分类统计,得到了该线雷电流幅值累积概率分布等雷电自然参数。     

屏蔽套内雷电感应电压分析

为了研究直击雷的雷电流沿金属管传输时在3种不同材质屏蔽管内的金属线上产生的感应电压,笔者应用一个简单的电阻电路图,对3种不同金属屏蔽管内金属线上的感应电压进行分析、计算,得到不同的感应电压数值,并对电子设备防雷提出了建议.数值计算结果表明,影响导线上感应电压的关键因素是屏蔽管的转移阻抗,不同金属材质屏蔽管的屏蔽效果有差异.     

1000kV特高压交流输电线路防雷电绕击技术

雷电绕击是造成特高压输电线路跳闸的主要原因.根据国内外输电线路现有防雷技术及运行经验,综合分析几种防雷电绕击实用新技术,并且探讨各防雷技术用于特高压交流输电线路的可行性及适用范围,以期为我国1 000kV特高压交流输电线路防雷电绕击提供支持.     

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。     

雷电流最大陡度及幅值的频率分布

雷电流参数的测量是进行雷电研究的基础工作，对于研究雷电特性、分析雷害事故、鉴定雷击跳闸事故责任、探讨防雷对策及为绝缘配合设计提供精确的原始数据均具有十分重要的意义。在电力系统防雷保护与雷电特性基础研究工作中，雷电流的最大陡度、幅值具有重要的意义。该文采用记录品质较好的金属磁带作磁卡的磁层，对雷电流幅值、最大陡度进行了实地测量，并对测量数据进行了深入的研究。进而提出中国桂林地区雷电流最大陡度与幅值的频率分布曲线，为电力系统的防雷研究提供了很好的手段和真实的数据。     

基于小波能量谱的输电线路雷击故障识别方法研究

准确辨识输电线路雷击故障类型对于改进防雷设计、实现差异化防雷具有十分重要的意义,因此以雷击输电线路后三相导线暂态行波电流为研究对象,建立了基于小波能量谱的雷击故障识别方法。根据不同雷击情况下的小波能量谱分布特点,构建了相应特征量及故障识别判据。仿真结果表明,该方法不受雷电流参数及波形的影响,对于绕击未闪络、绕击闪络及反击三种雷击类型均能准确识别。通过合理选择判断阈值和电流行波监测点,可分别避免雷电冲击电晕及线路末端折反射波对算法准确性的影响,因此本方法具有较高的实用价值。     

三维激光扫描技术在输电线路差异化防雷治理中的应用

输电线路差异化防雷评估技术作为掌握输电线路防雷性能、明确防雷重点的有效方法,已得到各级运行管理部门的认可。地形地貌和杆塔结构作为线路绕击防雷性能的影响因素,是防雷评估时需获取的重要基础参数。为研究获取全档距地形地貌参数和杆塔结构参数的技术,以及将这些参数应用于防雷性能评估的方法,提出基于三维激光扫描数据建立线路走廊三维模型,根据此模型提取差异化防雷评估所需的全档距地形地貌参数和杆塔结构参数,进而进行全档距绕击防雷性能评估。经与山区典型220 kV线路比对,评估结果与实际雷击故障记录吻合良好,充分说明了三维激光扫描技术应用于输电线路差异化防雷治理的有效性。     

雷电流波形参数检测视角下的±800kV直流输电线路反击电磁暂态分析

从获取雷电流波形参数的角度出发,研究雷击特高压直流输电线路的避雷线档距中央、杆塔外撑角和塔顶时传输系统的行渡响应,依据分布参数电路理论分析注入传输系统的雷电流在各电流通道中的电流行波波形.当雷击避雷线或避雷线与杆塔外撑角连接处未造成闪络时,避雷线与杆塔外撑角连接处的暂态电流含有大部分雷电流上升沿响应;当雷击塔顶未闪络时...     

广州地域1999～2008年地闪密度图及雷电参数分析

为掌握高雷区雷电活动规律,以广州地区1999~2008年间雷电定位数据为基础,利用雷电参数统计技术及综合分析平台,结合GIS系统,详细研究了广州地域地闪总数、地闪密度、雷电幅值、雷电幅值概率分布及雷电日等重要雷电参数。研究表明广州地区地闪分布季节性明显,54%~83%的地闪主要集中在夏季;地闪密度空间分布具有较强的规律性,与海拔高度关系密切,相比雷电日更能科学反映实际雷电活动分布和变化特征;正负极性雷电流幅值均有明显的集中性。以广州电网500 kV蓄增甲线为例,分析得到走廊沿线雷电活动与雷击故障具有较强的相关性,对于解决高雷区长期电网防雷难题更有指导意义。     

35kV输电线路避雷器的雷电放电电流和吸收能量

在建立输电线路防雷计算模型的基础上,用电磁暂态计算程序对有、无避雷线的35 kV输电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。具体计算了不同幅值的雷电流作用下,不同冲击接地电阻时,线路上避雷器的放电电流和吸收的比能量,讨论了雷电流、接地电阻对放电电流和比能量的影响,并对分别装在有、无避雷线的输电线路上的避雷器的放电电流和比能量进行了纵向比较分析。