基于电磁暂态仿真软件雷电过电压仿真误差研究

电磁暂态仿真软件(ATP-EMTP)是电力系统用于雷电暂态过电压仿真的主要软件,主要运用于电力系统的初步防雷保护设计以及对现有防雷措施进行改造研究。仿真结果的精确性直接关系到整个防雷保护设计以及改造的成效,因此对仿真软件的精确性研究至关重要。主要采用目前雷击输电线路仿真电路模型,对雷电流模型输出以及雷击点电流进行检测,同时对比计算出雷电流模型设置参数为3kA以及雷击点作用电流3kA两种情况下四点过电压的误差率。仿真实验结果得出了雷电流电源模型与实际作用电流的误差率,同时得到该雷电流误差率导致的各点过电压误差率。通过对仿真软件误差研究,不仅为提高雷电过电压仿真精确性提供了相应的参考意义,同时保证了电力系统的耐雷水平,降低了雷击跳闸率,提高电力系统的供电可靠性。     

架空输电线路绕击与反击仿真分析及辨识

针对架空输电线路事故中绕击、反击的辨识十分困难问题,根据架空输电线路绕、反击特点,采用电力系统电磁暂态仿真软件ATPDraw构建了输电线路、杆塔、绝缘子等仿真模型,对某220 kV单回输电线路雷击与非雷击故障及绕、反击暂态过程进行了仿真,分析了不同情况下故障暂态电流极性、幅值、陡度的特征差异,并基于不同情况下导线和避雷线上故障暂态电流波形的参数提出了相应的实时监测方案。结果表明,该方案可实现对输电线路雷击过程中绕、反击的辨识。     

基于EMTP的同塔并架多回线路防雷计算

通过对110 kV和220 kV单条输电线和同杆并架双回输电线路的防雷性能的仿真和计算,分析研究在多种雷击方式下输电线路的耐雷水平。采用国际通用的电力系统电磁暂态分析的仿真软件Elector-Magnetic Transient Program（EMTP）,对雷电侵入波在输电线路上所产生的过电压进行分析计算,得出过电压分布和变化的规律,进而从技术上和经济上限制雷电侵入波过电压。     

同塔四回输电线路多回同时闪络耐雷性能及防治

为了更加科学有效地防范雷击同跳故障,根据雷击闪络绝缘子串放电发展的物理过程,在电磁暂态程序(EMTP)中建立了同塔四回输电线路雷击闪络模型。在考虑系统工作电压的情况下采用线路耐雷性能实际考量指标,研究了同塔四回线路雷击同跳闪络特性及相序排列、耦合地线等防雷措施的配置方式对线路耐雷性能的影响。结果表明,线路耐雷水平随系统电压相位角以近似非标准的正弦波波动;对同塔四回线路采用完全逆相序排列方式,其单回、双回闪络耐雷性能最佳;在塔顶架设耦合地线对提高线路耐雷性能比在塔底效果更好。     

输电杆塔雷电冲击全波电磁扩散响应数值模拟方法

输电杆塔遭雷电冲击会形成故障电流,容易在其附近形成跨步电压,造成严重危害,因此需要对输电杆塔雷电冲击全波的电磁扩散响应数值进行模拟,构建线路-杆塔-接地网的一体化模型,研究土壤电阻率、雷电幅值、波前时间对输电杆塔雷电冲击全波电磁扩散的影响。研究结果表明：电磁扩散响应速度随土壤电阻率与波前时间的增加而降低;雷电幅值的增大会导致电流密度与电磁扩散速度的增加,其对电磁扩散响应有积极作用。实验时间内,在雷电幅值影响下,电磁密度与电磁扩散速度均未出现峰值;而在土壤电阻率与波前时间的影响下,电磁密度与电磁扩散速度均存在峰值。     

500 kV海底电缆雷电过电压研究

依托南方主网与海南电网联网工程,运用ATP-EMTP电磁暂态分析软件,建立了500 kV架空线路与海底电缆线路的雷电侵入波仿真计算模型,采用修正后的电气几何模型法来计算最大绕击雷电流,采用先导发展法作为绝缘子串和空气间隙放电闪络判据,计算架空线路遭受绕击和反击时,无避雷器和有避雷器2种情况下海底电缆主绝缘上所承受的雷电过电压,据此校核海底电缆雷电冲击绝缘水平及避雷器配置的合理性。研究结果表明,合理配置避雷器大大降低了雷电过电压对海缆的影响,在架空线路遭受绕击和-250 kA雷电流反击时,海底电缆最大雷电过电压分别为-916 kV和-923 kV,海底电缆绝缘裕度和避雷器配置满足防雷要求。     

白鹤滩±800kV特高压直流送出线路的雷击闪络率仿真计算

雷击闪络是威胁白鹤滩±800kV特高压直流送出线路安全稳定运行的重要原因之一。为了准确校核白鹤滩-江苏±800kV特高压直流输电线路的雷击闪络率并指导工程线路防雷设计,首先分析了白鹤滩水电送出工程沿线的地形、气象分布特征及各区域电网的雷电故障统计情况,推荐了白鹤滩-江苏±800kV线路全线的雷击闪络率设计参考值。而后,基于电磁暂态仿真程序(EMTP)和电气几何模型法(EGM)对白鹤滩—江苏±800kV线路全线的雷击闪络率进行了综合仿真分析,确定了不同地形、塔型、地面倾斜角、接地电阻对雷击闪络率的影响,并结合沿线工程条件提出了全线及各段的雷击闪络率。最后,综合评估了现有的防雷设计方案,研究了进一步优化线路雷电性能的方案及措施。     

750 kV紧凑型交流输电关键技术研究

介绍了750kV同塔双回紧凑型交流输电关键技术研究的重点成果。研究了在西北高海拔地理环境下包括过电压与绝缘配合、无功补偿、潮流不平衡及导线换位、导线选型及排列方式、外绝缘特性试验、电磁环境、杆塔及基础、雷电性能、电晕特性及海拔高度影响、绝缘子串形式及力学特性、绝缘子串电位分布及均压环优化配置、相间间隔棒配置及机电特性试验、导线舞动及脱冰跳跃抑制措施、带电作业、继电保护15大项技术内容。该关键技术研究属国际首创性科研工作,填补了在高海拔地区750kV紧凑型输电技术的空白。     

直接雷击时风电机组的暂态响应分析

风电机组是地面上易受雷击的高结构体。当雷击机组时,雷电流通常从桨叶、机舱运动接触部位、塔筒和接地装置传输入地。针对这条雷电流路径,首先给出桨叶和塔筒这两个主要通流部分的电路参数算法,并对机舱运动接触部位和接地装置的电路参数进行简化处理,在此基础上建立整个机组的雷电暂态等值电路模型。再利用缩小比例试验模型进行暂态响应测量,对比测量结果与模型计算结果,以校验电路模型的可行性。将所建电路模型运用于实际国产2.5 MW机组的雷电暂态分析,在对比考察雷击单、双和三桨叶方式下机组上雷电暂态过电压升高情况后发现,每种雷击方式在风电机组各处都会产生MV级过电压,三桨叶雷击时叶尖部分甚至超过10 MV。     

特高压直流对同塔交流线路的过电压影响分析

随着我国电力工业的发展,特高压直流输电凭借其在远距离输电上的优势而成为我国特高压发展的重要方向。局部地区电力走廊紧缺,使交直流同塔架设输电线路成为必然。当交直流导线同塔架设时,将在导线间产生很强的电磁耦合。主要研究特高压直流线路故障对同塔架设交流线路过电压的影响。根据规划中的锡盟—上海交直流同塔多回输电线路相关数据,采用电磁暂态程序建立了详细的直流换流站模型以及交直流同塔架设输电线路模型,研究了特高压直流输电线路故障对同塔架设的超高压交流线路的影响,并分析了不同故障类型、运行工况、耦合段线路长度、耦合段位置等因素对交流感应过电压的影响。结果表明,交流线路上的感应过电压幅值在交流线路绝缘水平允许范围内;直流发生接地故障时,交流线路通过耦合作用在直流故障弧道产生潜供电流。分析了交流线路不同换位方式对直流线路潜供电流的影响,并对限制措施提出了建议。