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。     

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。     

配电线路感应雷过电压防护措施仿真研究

配电线路雷击跳闸事故主要由感应雷过电压引起,目前线路的雷电防护常采用装设线路型避雷器和保护间隙。为了评估线路防雷措施的雷电防护效果,采用H覬idalen的仿真计算模块,搭建10 k V配电线路感应雷过电压的仿真模型并仿真线路的感应雷过电压幅值及其沿线分布,确定感应雷过电压最严重时的工况条件,并仿真研究了装设避雷器及保护间隙对线路感应雷过电压防护作用以及安装密度不同时线路感应雷过电压的影响。     

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。     

时域有限差分的配电线路耦合雷电过电压求解及其空间变化特征分析

电力系统中,配电线路一般裸露空气中,极易遭受雷电过电压侵害造成供电中断。针对配电线路耦合过电压的空间分布特征问题,采用时域有限差分方法(FDTD)对雷击点相对于配电线路中点、端点位置处的雷电感应过电压进行计算,从而对耦合的雷电过电压峰值时间及空间变化趋势进行研究。结果表明：雷击点处于配电线路中部时,产生峰值28.07kV的雷电过电压,且线路中点位置处束缚的感应电荷最多,随后由中点迅速地向线路两端移动。而雷击点处于线路两端时,产生峰值32.74kV的雷电感应过电压。     

时域有限差分法配电线路耦合雷电过电压求解及空间变化特征分析

电力系统中配电线路一般裸露在空气中,极易遭受雷电过电压侵害造成供电中断。针对配电线路耦合过电压的空间分布特征问题,采用时域有限差分方法(FDTD)对雷击点相对于配电线路中点、端点位置处的雷电感应过电压进行计算,从而对耦合的雷电过电压峰值时间及空间变化趋势进行研究。仿真结果表明:雷击点处于配电线路中部时,产生峰值28. 07 kV的雷电过电压,且线路中点位置处束缚的感应电荷最多,随后由中点迅速地向线路两端移动。而雷击点处于线路两端时,产生峰值32. 74 k V的雷电感应过电压。     

考虑冲击电晕的架空线雷电过电压计算与分析

冲击电晕会造成雷电过电压的波形畸变,考虑冲击电晕影响的架空线路雷电过电压仿真有助于更为准确地开展线路绝缘配合设计。本文基于多导体传输线理论,结合电晕的等效电路模型,建立了考虑冲击电晕的多导体传输线暂态仿真模型,并通过与实测结果对比验证了模型的正确性。基于该模型,对配电线路雷电感应过电压进行了计算,并进行了感应雷和直击雷两者冲击电晕的不同机理分析。本文方法与基于Maxwell方程的电磁场方法相比,在保证计算精度的情况下可有效提高计算效率,适用于架空线路的防雷设计。     

配电线路雷电感应过电压仿真计算分析

为研究雷电感应过电压的发展规律,提出了采用Heidler雷电流波形模型、MTLE雷电流回击模型、Co-oray-Rubinstein电磁场传播模型、Agrawal场线耦合模型的配电线路雷电感应过电压的计算方法以及相关仿真参数,并自主开发了一套雷电感应过电压仿真计算程序。将程序计算结果和真型试验结果进行比较,所得线路电场强度和线路过电压的计算结果与试验数据相符,计算误差在10%以内,验证了程序所得结果的准确性。结果表明,先导发展过程在雷击线路前产生静电感应,影响线路上的过电压波形,电晕效应在计算中可以忽略;基于研发的程序,计算时可考虑先导发展过程和非理想大地对感应过电压的影响,实现电磁场与暂态传播过程的同步计算。     

配电线路架设地线对雷电感应过电压的防护效果

雷电感应过电压是10kV架空配电线路雷电防护的主要对象,架设地线对雷电感应过电压的防护效果是工程中重点关注的问题。为此,建立了有地线线路的感应过电压计算模型,仿真研究了电杆接地电阻和地线位置对地线限制感应过电压效果的影响,根据研究结果,建议将地线架设在导线上方,在满足线间距离要求的情况下,尽量将地线靠近导线,电杆可自然接地。对不同大地电阻率和绝缘子闪络电压条件下,线路的雷电感应过电压闪络率进行了计算,结果表明,线路的雷电感应过电压闪络率随着大地电阻率的增大和绝缘子闪络电压的降低而呈上升趋势,架设地线可将线路的雷电感应过电压闪络率降低约72.2%～84.1%,架设地线对雷电感应过电压具有较好的防护效果。     

10kV配电线路的雷电感应过电压特性

架空配电线路绝缘水平低,直击雷及雷电感应过电压导致的雷击闪络事故率很高,为了重点研究考虑大地有限电导率后配电线路雷电感应过电压的波形特性和统计特性,采用时域有限差分(the finite difference-time domain,FDTD)算法求解多导体传输线方程,在算法中考虑了绝缘子的闪络过程以及大地电导率对传输线的影响,给出了线路在几种典型雷击情况(直击雷和雷电感应)下,不同大地电导率时配电线路上的感应过电压发展过程及分布特性.分析结果表明,不考虑大地电导率与考虑大地电导率的计算结果相差很大.还分析了雷电流幅值、上升时间、雷击点与线路距离等因素对雷电感应过电压水平的影响.针对不同大地电导率情况下配电线路的感应过电压进行了统计分析,给出了考虑直击雷及不考虑直击雷两种情况下线路最大感应过电压概率分布、绝缘闪络率以及闪络次数.     

计及架空地线的配电线路雷电感应过电压模型及应用

该文提出一种基于MODELS语言计算雷电感应过电压的工程模型方法。用于对雷电通道建模以及与架空线路的电磁耦合进行了分析,并在ATP/EMTP中实现且验证。方法考虑了有损地面对径向电场的影响,能够搭建适用于用于配电网输电线路及架空线路的感应雷模型,开发了模型新的应用方式,采用解析方法计算线路中的雷电感应电压,再通过感应电压分析架空线路受到的影响。实例结合南方电网配电线路实际情况,给出了在安装有架空地线性线和没有安装架空地线的低压系统中雷电感应过电压,感应电流的分布,以及其耐雷水平的计算结果,讨论线路的承受能力以及可能产生的电磁干扰和影响范围。研究了系统中架空线路配置的作用。结果显示架空地线能够大幅提高配电线路对感应雷的耐雷水平,降低闪络概率。该模型被验证能够很好的应用于配网线路的防雷工作。     

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。     

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、     

雷电流监测装置安装位置对测量结果的影响分析

为了了解实际雷电流的波形参数,需在高塔或输电线路等构筑物上对雷电流波形进行监测,但实际测量到的结果是受构筑物影响后的雷电流。笔者主要讨论雷电流监测装置安装位置对于监测结果的影响。在构筑物模型中考虑了雷电流传播过程中的衰减、畸变以及冲击接地电阻等的因素,采用电磁暂态分析程序对不同高度的构筑物进行仿真计算。分析结果表明,构筑物在不同安装位置处得到的雷电流差别很大,顶部监测到的电流受到的影响很小,底部监测到的雷电流受到的影响非常大,雷电流测量设备应当安装在构筑物顶部,这样测量到的雷电流参数比较准确。     

35kV配电线路防雷击断线措施的应用研究

介绍了雷击断线机理。应用电磁暂态计算程序对35 kV配电线路架设避雷线、安装过电压保护器的耐雷水平进行了分析计算。具体分析了接地电阻对架设避雷线的耐雷水平的影响,不同安装密度不同冲击电阻值下的过电压保护器的耐雷水平。结合线路架设避雷线、安装过电压保护器的改造难易度比较,提出上述两种防雷措施在配电线路的具体应用方案。     

进贤10kV配电线路雷害事故分析及防雷措施研究

根据江西进贤10kV岚湖线的雷害情况和典型事例,仔细分析了10kV配电线路跳闸的原因。结合相关理论分析计算后得出:感应雷过电压是造成10kV配电线路跳闸的主要原因,对均高15m的架空配电线路,若雷击点距此线路65m,雷电流幅值为100kA,感应雷过电压可以达到576·9kV。结论认为:控制杆高、更换线路绝缘子、加装氧化锌避雷器、改造杆塔防雷接地和安装自动跟踪补偿消弧装置可以有效提高10kV配电线路防雷水平,降低线路雷击跳闸率。     

500kV某变电站雷电侵入波过电压计算

本文以某500kV变电站的电气主接线、设备参数、线路及构架模型等为计算输入,利用电磁暂态程序,对某500kV变电站的雷电侵入波过电压进行了仿真计算,给出了该变电站在工程本期典型运行方式下,变电站设备上雷电过电压的最大值.根据雷电过电压计算结果,针对主变的最大雷电过电压值高于相应的雷电冲击耐受电压允许值,提出了改进措施,使得主变以及其他设备上的最大雷电过电压值均低于相应的雷电冲击耐受电压允许值,满足雷电防护要求.