雷击杆塔塔顶时导线上感应电压敏感性分析

为解决现有规程计算雷击高压输电线的高杆塔塔顶时导线上感应电压误差较大的问题,基于 Wagner提出的场抵消法理论,利用拟静电场法将电磁场的复杂计算转换为拟静电场来处理,通过大量的计算推导出感应过电压的经验公式,并与国内外其它经验公式比较。雷击塔顶时导线上感应过电压的敏感性分析结果表明,上升先导长度、雷电流幅值、导线高度等参数对感应过电压的影响显著;感应过电压波形的研究表明雷击塔顶时绝缘子两端过电压的感应分量和注入分量的峰值并非同时出现,在雷电过电压中感应分量的影响有限,不宜过分夸大。     

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。     

输电线路雷击感应过电压计算及闪络分析

用РАЭЕВИГ模型分别计算了雷击线路附近时感应过电压的静电和电磁分量在线路上的分布。计算表明电磁分量幅值随主放电速度的增加而升高,在感应过电压计算中不可忽略。同时提出了绝缘子闪络后线路电压计算的叠加模型,并据此用贝杰龙法计算了闪络前后各相线路各点的对地电压。     

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。     

超、特高压线路雷击杆塔感应过电压仿真技术研究

介绍了一种针对超、特高压输电线路雷击杆塔感应过电压的数字仿真技术,对雷击杆塔感应过电压的机理以及仿真程序的设计原理进行了阐述,给出了程序的设计流程.通过仿真示例证明了此方法比传统的规程计算法有更好的适应性.分别将人工引雷实验的实测数据和经验方程的计算数据与软件的仿真结果进行了对比验证,证明了该软件仿真结果的正确性及其工程应用价值.     

一种新型感应过电压数字仿真软件的开发

研究开发了一种输电线路杆塔雷电感应过电压数字仿真软件,该软件可用于计算雷击杆塔时感应过电压的幅值及波形,使得在防雷计算中,感应分量可以简单、合理地与注入分量进行波形叠加,进而求得更为准确的雷电过电压。改进了目前直接将两者的峰值电压进行叠加的方法。分别采用CoorayRubinatein方程计算得到的结果和工程实测结果对本仿真软件进行了验证,最终证明本仿真软件所得结果与实测数据具有很好的吻合度。     

计算特高杆塔雷击响应的感应电荷准静法

雷击杆塔引起的过电压是导致输电线路事故的原因之一 ,需要尽量准确估计 ,而特高杆塔系统上传播的雷电波是球面波 ,为避免建立等效电路的困难建立了雷击杆塔、地线、导线系统响应分析的数学模型 ,提出了感应电荷准静法 ,用电磁场理论确定绝缘子串两端电压。分析对位参考点和分流问题后提出了新计算分流系数法。研究发现杆塔电位包括可变的抵消分量和雷电单极电荷引起的恒定分量两部分。感应电荷准静法计算杆塔模型的冲击响应与NEC 2的计算结果基本一致。     

500kV架空线直击和感应雷暂态过电压计算

目前中国大多省区已形成以特高压和超高压为骨干的输电网络,输电线路距离长、跨度大、分布广,所经过地域气象条件十分复杂,遭受各种雷电过电压的概率很高。通常将雷击过电压划分为直击和感应过电压,针对直击和感应过电压进行系统对比研究,对预防雷击事故、保障电网安全运行具有重要意义。将架空线等效为无限长载流导体,并在直击雷频域模型下采用ATP-EMTP建立500 k V架空线雷击瞬态响应模型,考虑多根导线的耦合关系,分别得出同塔双回和单回路杆塔上载流导线过电压波形及幅值。另一方面,利用Agrawal方程组建立了雷电电磁辐射模型,计算得出了雷击点附近线路上感应过电压。通过所计算结果,表明考虑线路耦合等多因素后,所得计算结果较经验公式计算结果偏低,符合实际情况。     

雷击高塔对多导体架空配电线感应过电压的影响

为了研究雷击高塔时多导体架空配电线路感应过电压特征,基于高塔传输线模型建立了2维时域有限差分算法,计算雷击高塔时产生的空间电磁场,并结合Agrawal耦合模型计算了2种典型结构(水平和垂直结构)多导体架空配电线上的感应过电压。算法精度通过与相关文献结果的对比得以验证,利用该算法对比分析了雷击地面和雷击高塔时的感应过电压,并讨论了水平距离、塔高、电导率和屏蔽线等因素的影响。结果表明:与雷击平坦地面相比,雷击高塔时2种结构的线路感应过电压波形产生了明显振荡,幅值也显著变大;对于2种结构的线路感应过电压,其幅值均随着距回击通道水平距离的增加而减小、随土壤电导率的减小而增大;当塔高小于水平距离时,线路过电压幅值与塔高成正相关关系。另外,屏蔽线的存在会明显降低线路端点的感应过电压幅值,水平多导体架空线中间位置的线路、垂直多导体架空线最靠近屏蔽线的线路受屏蔽作用最明显。该研究结论可为改进架空线路的防雷设计提供理论参考。     

基于FDTD和EMTP的特高压大跨越线路雷击暂态过程对比分析

大跨越线路的杆塔高、档距长,反击闪络风险高,准确分析其雷击暂态过程,对于保证特高压线路的安全运行具有重要意义。文中针对淮南—上海特高压工程南通—苏州段的大跨越输电线路,分别建立了该线路雷击暂态过程的FDTD和EMTP模型,得到了大跨越线路的杆塔横担与塔顶电压、导线电压和绝缘子串过电压,并开展了对比分析,结果表明:采用Hara提出的杆塔多波阻抗模型,EMTP计算得到的横担和塔顶电压远大于FDTD计算结果;若不考虑感应分量,EMTP计算得到的导线电压大于FDTD计算结果;上述结果导致EMTP计算得到的绝缘子串过电压远高于FDTD计算结果。     

10kV架空绝缘导线防雷保护的措施研究

分析了10 kV配电网容易遭受雷击的原因和绝缘导线雷击断线的机理,计算了不同雷电流的感应雷电压值。研究了氧化锌避雷器、穿刺型防雷金具、可调式保护间隙和采用绝缘塔头及横担的防雷保护原理。运用ATPDraw软件仿真标准雷电压在配电网中引起的感应雷过电压波形,比较了防雷金具与防弧金具的优劣,针对不同绝缘子的保护间隙做了相关击穿性试验。分析表明,根据不同的配电环境和要求,合理选择其中的一种或几种相结合的防雷措施可以有效地降低架空绝缘导线的雷击故障率,从而为10 kV配电网的防雷提供了参考。     

耐200C雷击不断股的OPGW结构设计及试验验证

结合南方电网公司已建500 kV线路及国家电网公司向家坝-上海±800 kV特高压直流、1 000 kV晋东南-南阳-荆门特高压交流、1 000 kV皖电东送淮南至上海特高压交流等线路对OPGW 200 C雷击不断股的要求,通过优化OPGW结构设计及200 C雷击试验验证,找到满足200 C雷击不断股的典型OPGW结构设计,为今后南方电网公司、国家电网公司新建的500 kV线路、特高压线路OPGW的结构设计提供参考。     

10kV运行配电线路雷电感应过电压波形在线监测

雷电感应过电压是造成配电网故障的重要原因之一,针对雷电感应过电压波形特征不清晰的问题,作者采用过电压在线监测系统,对实际运行的佛山10kV富油甲线雷电感应过电压波形进行观测,根据波形特征给出了过电压的波形参数。结果表明,配电线路各相感应电压叠加在运行电压波形上,不同相上感应过电压与对应的回击电流在幅度、时间间隔和波形上都存在同时性,该线路观测的雷电感应电压波形表现为波头时间短、后续发生双极性高频振荡并逐渐转变为低频振荡的波形特点,首次回击感应过电压幅值大于后续回击过电压幅值,首次回击过电压的波头时间比后续过电压长,观测结果对于配电线路雷电保护具有重要意义。     

计及工频电压的特高压变电站雷电侵入波过电压分析

线路的工频电压越高对雷电侵入波过电压的影响就越大,我国现行的计算雷电侵入波过电压的规程都没有考虑线路的工频电压。为了研究计及工频电压的特高压变电站侵入波过电压,基于淮南1000kV特高压GIS变电站,采用电磁暂态计算程序PSCAD/EMTDC建模并研究了不同的工频电压对变电站雷电侵入波过电压的影响。结果显示,工频电压对雷电侵入波过电压的影响显著。因此,提出了3种考虑工频电压的计算方法:均匀分布法、正态分布法和比例法,由3种计算方法得到的统计过电压的值分别为2364、2459、2271kV。通过比较可知,比例法是一种较为合理的方法,推荐电力系统采用比例法设计特高压变电站的绝缘水平。     

浅析1000kV特高压输电线路防雷

特高压输电线路防雷,是保证特高压输电线路安全运行的重要环节之一。介绍并分析了利用规程法和电气几何模型法对1 000 kV特高压输电线路绕击、反击以及雷电直击中线进行雷击计算的结果,并据此提出了减小1 000 kV特高压输电线路雷击跳闸率的具体措施。     

地闪回击电流近区跨步电压研究

讨论了计算跨步电压常用的静电场算法的局限性,提出了采用近似镜像法及“近似镜像法+表面阻抗法”计算地闪回击电流附近地面水平电场来求取跨步电压的时域算法。根据人工引雷实测电流计算了其近区跨步电压的波形,取得了与实测数据一致的结果。计算结果表明,跨步电压随径向距离的变化规律在很大程度上取决于大地电导率,计算跨步电压的静电场公式即便用于计算跨步电压峰值,在大地电导率较高时也会有较大的误差。     

特高压输电线路雷电过电压的分类识别方法

特高压交流输电以输送容量大和功耗小等优点成为了我国电网发展的方向。但由于输送距离长,线路走廊和离地高度大等原因,线路遭受雷击的概率大,因此雷击过电压将是影响特高压电网运行安全的重要原因之一。根据1000 kV电网的线路和杆塔特点,用ATP-EMTP软件对线路上出现的感应雷、反击和绕击雷过电压进行了仿真,并分析了这3种过电压的波形差别:发生感应雷击时,过电压同时作用于三相中,且相间电压的相似度大;发生直击雷时,相间电压的相似度小于感应雷过电压,且反击和绕击过电压的初始行波差异较大。根据这些特征,引入小波能谱矩阵相似度的概念,依此系数的大小识别感应雷过电压和直击雷过电压;在此基础上,对电压初始行波进行小波变换,根据模极大值的极性以及避雷器的持续放电时间识别反击与绕击过电压。该方法的理论基础比较直观,大量的暂态仿真结果和实测波形验证了该方法在识别不同故障条件下的雷击过电压时的可靠性和有效性。     

1 000 kV输电线路同期合闸过电压的研究

随着电网电压等级的提高，对输电线路操作过电压允许值提出了更加苛刻的要求。国内外超高压系统中用得最多的利用避雷器与合闸电阻限制操作过电压的方法，在特高压系统中还能不能得到满足呢?文中利用ATP-EMTP软件分别对国内第1条特高压交流输电试验示范工程———晋东—南阳—荆门特高压交流输电工程中的1 000 kV输电线路使用避雷器和合闸电阻限制同期合闸过电压进行了分析研究，仿真结果表明利用多级合闸电阻与在线路两端和中部同时安装避雷器的方法效果最好。     

一起雷击220kV线路引起开关设备故障的计算分析

近几年华东地区220kV及以下电压等级的变电站和电厂发生了多起与雷击相关的开关闪络和爆炸事件,2007年7月发生了一起某220kV线路遭雷击造成一侧变电所开关闪络和另一侧变电所CT击穿的故障。笔者结合实际运行情况,利用电磁暂态程序EMTP对此故障进行了雷电侵入波过电压模拟计算,根据计算结果对故障发生原因进行了分析和研究,提出了在220kV线路进线保护段末端装设避雷器来限制雷电侵入波过电压的防范措施。