10 kV配电线路雷电感应过电压在线监测装置及其应用

雷电感应过电压是引起配电网故障的主要因素之一。为收集配电线路上的感应雷过电压数据,研究其波形特性,以期用于指导架空配电线路的雷电防护,文中采用了一个自供电、无线传输的雷电过电压在线监测装置,接触测量了配电线路中雷电感应过电压信号。通过对某10 kV配电线路上雷电感应过电压波形进行观测,并根据波形特征获取过电压相关波形参数。结果显示,感应雷过电压主要以高频分量形式叠加至工频相电压,所观察到的感应雷过电压波表现为波头时间短、波尾出现双极性高频振荡,最终衰减到零的特点,并就耦合地线耦合感应降低线上感应过电压幅值情况进行讨论。     

基于改进Agrawal模型和FDTD法的感应雷过电压算法

为了计算架空配电线路雷电感应过电压,利用Nucci提出的雷电回击通道模型(MTLE模型),计算雷电回击电流产生的空间电磁场,采用Cooray-Rubinstein公式计算大地电导率影响的水平电场分量,并改进Agrawal场线耦合模型,建立架空配电线路雷电感应过电压方程,基于时域有限差分(FDTD)法,计算10 kV架空线路的雷电感应过电压数值。结果表明,大地电导率对计算结果影响较大,大地电导率使线路上的感应电压幅值降低接近20 kV;不同回击传播速率也影响感应雷过电压的数值。定量计算雷电感应过电压,需要分析各种因素对计算感应雷击过电压的影响,完善计算方法,保障计算准确性,使理论与计算方法适用于实际的配电线路防雷设计,提供有价值的参考依据。     

架空配电线路雷电感应过电压计算研究

为了研究雷电感应过电压特性,指导架空配电线路雷电防护,分析了现有雷电感应过电压计算方法的不足,提出一种改进计算方法。该计算方法分为雷电电磁脉冲计算和雷电电磁脉冲激励下的多导体瞬态响应计算2个步骤,考虑了大地损耗对雷电电磁脉冲和多导体传输线瞬态过程的影响以及线路带有分支和集中参数元件的实际情况。通过与火箭引雷感应过电压实测波形的对比验证了计算方法的有效性。利用该文的计算方法对雷电感应过电压进行了计算分析,其基本特征表现为:雷电感应过电压为短尾波,在导线上距离落雷点最近处最大,并延导线逐渐衰减;大地损耗越大,最大雷电感应过电压值越大,但沿线衰减越快;雷电感应过电压的最大幅值受雷电回击速度的影响较小,受线路分支影响明显,同时与线路高度、线路与落雷点间距离为非线性关系。     

10kV配电网感应雷过电压的计算及影响因素分析

为了研究10 kV配电网感应过电压的影响因素,基于先导放电到雷电回击阶段的电磁场原理,通过研究多种计算感应雷过电压的数学模型,在不考虑温度、湿度、地形等环境因素的影响下,确定最佳计算模型方案,采用MATLAB仿真分析感应雷过电压的影响因素,得到各个影响因素与感应雷过电压的关系。结果表明,雷电流幅值越大、线路高度越高、雷击距离越近,过电压幅值越大、波头陡度越大。     

城区配电线路感应雷过电压的防护措施研究

以城区10 kV配电线路为研究对象,建立雷电回击过程中配电线路感应雷过电压的数值计算模型,对配电线路感应雷过电压分布特性进行仿真计算,分析了并联保护间隙和避雷器对配电线路感应雷过电压的限制效果,并对比了5种不同安装密度下并联保护间隙和避雷器的感应雷过电压限制效果。仿真计算结果表明,采用并联保护间隙和避雷器均能降低10 kV配电线路的感应雷过电压;距离落雷位置最近的杆塔上装设保护间隙或避雷器,可有效降低配电线路上的感应雷过电压幅值;距离落雷位置最近的杆塔上未装设保护间隙或避雷器,配电线路感应雷过电压的降低效果不明显。     

人工触发闪电引发的低压电源系统过电压特征

针对全国自动气象站采集器屡遭雷击致使不能正常业务运行的现象,开展了自动气象站电子设备电源系统雷电防护试验。利用人工触发闪电技术,对自动气象站采集器电源线路感应过电压进行了观测,对雷击造成的感应效应和采集器等电子设备的雷电防护关键技术进行了探讨。分析了多回击触发闪电引起输电线路的感应过电压特征、浪涌保护器(SPD)残压特征以及与触发闪电之间的关系。结果表明:近距离触发闪电的回击过程在架空线路上产生峰值达十几kV的双极性感应过电压,过电压可分为主峰值段和后续过电压两个阶段,其平均持续时间分别约100μs和4 ms,后续过电压持续时间与回击后连续电流的波动有关;在人工触发闪电的初始连续电流阶段也能感应>2 kV的过电压,且持续时间较长,过电压集中段时间约12 ms,平均电压332.5 V,其对输电线路造成的危害也不容忽视。SPD残压峰值与触发闪电电流峰值有较好的正相关关系,相关系数为0.86,SPD残压特性稳定,在一定程度上起到了限压泄流的作用。     

10kV配电线路综合防雷保护研究

为研究低幅值雷电流和感应雷导致配电线路绝缘发生的闪络,以浙江省诸暨地区某10 kV配电线路为例,分析配电线路雷击跳闸率居高不下的原因和配电线路雷电过电压的产生机理,并通过场线耦合模型,运用数值计算的方法对配电线路的雷电感应过电压进行了计算,最后结合配电线路的实际运行情况,提出了配电线路的综合防雷措施。     

安装避雷器后10 kV 配电线路的雷电感应过电压特性

安装避雷器是减少配电线路雷击故障的主要措施.采用时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)算法求解多导体传输线场线耦合方程,重点研究安装避雷器的配电线路雷电感应过电压的波形特性和统计特性.对比分析了10 kV 配电线路在有/无避雷器,不同避雷器安装密度时感应过电压的波形和幅值.对不同避雷器安装密度时是否考虑直击雷的情况下线路最大感应过电压特征进行了分析,给出了安装避雷器后最大感应过电压概率分布、绝缘闪络率和闪络次数等统计结果,以及配电线路避雷器的推荐安装密度     

雷击塔顶线路感应过电压的计算与分析

利用抵消场法计算雷击杆塔顶部时对线路造成的感应过电压,给出了线路感应过电压完整的波形。指出上升先导是制约感应过电压变大的重要因素。通过波形比较指出雷击杆塔时注入分量与感应分量峰值并非同时到达,感应分量峰值滞后于雷电流波头时间约0.8μs,感应分量占总过电压的比重随雷电流波头时间增加而逐渐变大,计算雷击塔顶反击过电压不宜将感应分量和注入分量两者简单叠加。通过计算得出雷电流的波头时间、主放电速度不是影响感应过电压最大值的敏感性因素。     

某变电站10 kV系统实测雷电侵入波过电压幅值与波形特征统计分析

雷电过电压是威胁系统安全运行的风险源之一,但目前变电站内雷电侵入波过电压的统计规律尚不明确,难以为绝缘介质的放电特性研究提供广泛数据支撑,造成绝缘配合存在过设计或欠设计问题。该文以某变电站10 kV系统实测雷电侵入波过电压数据为基础,研究其幅值和波形参数统计分布规律。研究发现,站内设备上承受的雷电侵入波过电压波形与IEC标准规定的1.2/50μs双指数波存在显著差别。针对站内雷电侵入波的波形特征,提出过电压幅值、波前时间、振荡主频以及衰减常数的统计特征量,并采用Kolmogorov-Smirnov(KS)检验方法辨识得到其概率密度分布。统计表明:该变电站10 kV系统雷电侵入波过电压的幅值分布在[12,42] kV,概率密度服从Burr分布;波前时间分布在[8.3,167.0]μs,其累积概率密度服从Bi DoseResp分布;振荡主频分布在[2.08,22.22] kHz,99.28%的振荡频率小于15 kHz,均值为5.84 kHz,振荡主频的概率密度服从Generalized Pareto分布;波形的衰减常数分布在[0.01, 0.90]范围内,均值为0.39,其概率密度服从Beta分布。该文研究结果可为绝缘特性、绝缘配合和泛在电力物联网数据层建设提供基础数据支撑。     

自然雷电下氧化锌避雷器残压特征分析

对自然闪电条件下氧化锌避雷器的残压波形特征进行了分析。通过线路过电压和快电场的变化,对记录的12次自然闪电引起的避雷器残压波形进行了分析。分析结果表明,自然闪电条件下的避雷器残压持续时间约330 μs,明显长于实验室用8/20 μs波形电流冲击得到的几十微秒残压持续时间,波形宽度过长可能会造成压敏电阻体的熔化穿孔。其次,避雷器上残压波形与闪电放电过程紧密相关,具有较多的不规则性。此外,避雷器对前端埋地50 m的线路过电压有一定的抑制作用,对闪电首次回击引起的过电压抑制作用较弱,对继后回击引起的过电压抑制作用较强。     

架空线路感应雷过电压产生机理与计算方法

架空配电线路裸露在空气中,极易遭受雷击产生雷电过电压,导致线路保护装置跳闸甚至线路电气设备元件的损坏,从而造成供电中断,影响了广大用户的生产和生活。对配电网架空线路感应雷过电压产生机理进行了详细的探讨,提出静电感应分量是配电网线路感应雷过电压的主要构成部分。并研究了目前常见的计算雷击导线附近大地时架空线路感应雷过电压的HC/idalen模型,并通过仿真分析表明大地电导率对架空线路感应雷过电压有一定的影响。     

配电网过电压在线监测系统的设计与实现

介绍了用于10kV配电网大气过电压和内过电压在线监测系统的设计与实现,分析了用于过电压信号采集的阻容分压器的性能和数据采集、波形分析软件、保护措施等关键技术。通过现场监测的结果分析表明,论文方法取得了较满意的效果,为电力系统的事故分析提供了科学依据。     

一种高速电力系统过电压在线监测系统的开发

介绍了一种新型电网过电压在线监测装置,它包括过电压波信号的光纤传输系统、实时判断电网过电压系统和高速信号采集与大容量存储系统。该装置能实时在线监测系统电压的变化,并能自动追踪记录过电压波形、幅值及发生时间。通过模拟实验与比较测量对装置的功能进行了考核与分析。通过工程现场数据分析表明,该装置的应用取得了满意的效果。     

110kV变压器中性点雷击过电压分析

110kV电网在全国覆盖范围大,线路和变电站容易遭受雷击,雷电波沿输电线路侵入或直击变电站在变压器中性点上产生过电压,对中性点绝缘构成威胁,因此研究雷击下变压器中性点过电压表现特性及引入过电压保护设备后的限压效果具有实际意义。根据某110kV变电站接线情况,结合雷击过电压理论及110kV变压器中性点绝缘性能,利用电磁暂态分析程序ATP对雷击线路雷电波侵入变电站和雷直击变电站情况下变压器中性点过电压进行仿真,分析变压器中性点过电压值及引入氧化锌避雷器后限制过电压情况,提出了增大变压器中性点避雷器通流容量限制中性点雷击过电压的措施。     

雷击电力调度大楼微波塔时天馈线过电压计算

针对雷击电力调度大楼微波塔时天馈线冲击感应过电压可能危及微波接收设备的问题,仿真计算研究了天馈线屏蔽层的雷电分流系数、天馈线感应过电压水平及影响因素。结果表明:天馈线感应过电压随大楼接地电阻减小而降低,随天馈线长度增长而稍有降低,与雷击注入的雷电流大小成正比而分流系数不变;天馈线设备端装备的保护器应尽量靠近被保护设备安装,其动作延时越短越好。     

变频供电对电缆绝缘性能影响的研究

分析了变频长线供电波反射过电压的产生机理、影响因素及对电缆绝缘性能的危害及变频长线供电波反射过电压高频振荡的产生机理;在理解PWM脉冲传输机理的基础上,计算研究了变频器输出电压波形的上升下降时间、供电电缆的长度、供电电缆的波阻抗及系统负载匹配关系对过电压的影响程度;提出了抑制波反射过电压的措施.现场应用结果表明,达到了较好地消除波反射过电压的目的,保证了供电系统的可靠运行.     

750kVGIS变电站雷电侵入波过电压的研究

为使模拟计算结果更接近实际,需要研究雷电侵入波过电压计算模型的误差及影响因素,基于输电线路的伏库特性,用简单的电路模型模拟输电线路电晕特性,建立了集中电感、单波阻和多波阻3种杆塔模型;研究了电晕效应对雷电过电压及杆塔模型对变电站雷电侵入波过电压计算结果的影响。利用EMTP计算雷击塔顶和绕击输电线路2种雷击方式下750kVGIS变电站内断路器、电流互感器及变压器等设备雷电侵入波过电压的结果表明,冲击电晕使雷电侵入波产生很大的衰减和变形,和不考虑电晕所得过电压幅值相差约5%;3种杆塔模型算得的结果相差近10%;GIS出线方式等其它因素对过电压值也有较大的影响。     

500 kV限流用电抗器过电压耐受分析

500 kV干式空心电抗器用来限制500 kV系统的短路电流。在制造电抗器前,需要对电抗器的过电压耐受进行评估,保证匝间电压小于绝缘值。笔者在已知电抗器分布参数的基础上,用链型回路等值电抗器,采用PSCAD/EMTDC程序求解在雷电和操作冲击下的匝间电压。计算表明,雷电时外圈首匝匝间过电压最大,可达19.8 kV,操作时首匝匝间过电压最大,可达10 kV,但都小于36 kV的耐受值。