正极性上行先导特性的模拟试验方法

开展负极性雷电地闪过程中地面物体正极性上行先导特性的模拟试验研究是完善雷电屏蔽分析模型的基础,选择正确的模拟试验方法十分必要。分析了采用棒–棒、棒–板及板–棒等典型放电间隙结构的模拟试验方法的电场特征,研究了各种方法获得的正极性先导特性,并通过与自然雷电下的电场特征及上行先导特性进行对比,评价了各模拟试验方法的等价性。结果表明:采用棒–棒间隙和棒–板间隙无法模拟自然雷电下地面物体附近的电场空间分布特性;采用板–棒间隙可以模拟自然雷电下地面物体附近的电场空间分布特性,但传统的冲击电压发生器无法产生与自然雷电下行先导趋近地面过程中电场时变规律相同的冲击电压。因此,提出了研发一种基于电力电子技术、能够模拟自然雷电下电场时变规律的高压任意波形发生器,并结合板–棒间隙结构,形成正确有效的正极性上行先导特性模拟试验方法。     

专利视角下的全球智能输电运维关键技术创新发展研究

文中通过对全球智能输电运维技术专利数据进行挖掘,分析全球智能输电运维关键技术的创新发展情况。采用专利情报分析方法和DDA专利分析工具,基于专利数据分析了专利申请态势、技术生命周期、技术分布、优势国家及机构和技术最新发展动向。结果表明,全球智能输电运维领域的技术创新非常活跃,专利申请量呈明显增长态势,该领域当前仍处于快速发展阶段;专利技术主要集中于探测电缆/传输线或电网中的故障、对电网提供远距离控制的电路装置、电力部门的数据处理系统或方法、用于安装/维护/修理或拆卸架空线路或电缆的方法或设备、从电线或电缆上除冰或雪的装置等领域;机械手、资源/工作流/人员或项目管理、测试介电强度或击穿电压等技术领域是近年来技术创新的热点;中国专利数量远多于日本、美国、韩国、俄罗斯等发达国家,且技术类别多,覆盖领域广,竞争优势非常明显;越来越多地利用信息技术、通信技术、人工智能、物联网等先进技术来提高运维的效率和效果将是该领域未来的发展趋势。     

±800 kV直流线路避雷器在锦苏线上的应用

为了提高±800 kV特高压直流输电线路抵御雷害风险能力,研究了±800 kV直流线路避雷器安装选点、基本参数、安装方案和工程应用。文中以±800 kV锦苏线浙江段为工程背景,对其线路走廊落雷情况进行了分析及差异化防雷评估,提出了安装选点原则,开展了避雷器的关键技术参数的理论计算及试验研究,分析了线路避雷器的安装要求,根据安装选点原则配置了避雷器,设计了一种复合绝缘子斜拉式安装方法,成功实施了±800 kV直流线路避雷器的大规模工程应用,对±800 kV直流线路避雷器在其余±800 kV直流输电线路的推广应用具有重要的实践和借鉴意义。     

石墨基柔性接地材料特性及其在防雷接地中的应用

为满足复杂土壤环境对接地材料耐腐蚀性以及高频雷电流和短路故障入地电流对接地材料热稳定性的要求,研制了一种强通流能力的石墨基柔性接地材料。通过耐腐蚀试验分析了石墨基柔性接地材料与钢材类材料的耐腐蚀性能;试验对比了圆钢与石墨基柔性接地材料与不同土壤的接触性能;仿真研究了石墨基柔性接地材料的热稳定性以及冲击散流有效利用长度。研究结果表明:石墨基柔性接地材料耐腐蚀性强,预期使用寿命超过30 a;其与土壤接触性能优于圆钢,接触电阻降低约30%;冲击散流有效长度增加约30%。     

应用电气几何模型的高速铁路接触网防雷性能分析

雷击接触网是危及高速铁路安全可靠运行的重要因素之一,在我国由雷击引起的接触网跳闸次数占总故障跳闸次数的30%以上。直击雷和感应雷均会造成接触网跳闸,高铁接触网的结构特点决定了F线是最易遭受雷击的。基于电气几何模型,分析了接触网引雷范围,随着导线对地高度的增加,接触网引雷范围近似于线性增加。在高架桥高度为平均15 m左右时,高铁接触网引雷范围为位于一般地面普通铁路接触网引雷范围的2倍左右。推导了高铁接触网直击雷跳闸率和感应雷跳闸率计算公式,典型线路的计算结果与实际运行数据结果表明计算误差在8.8%左右,计算方法较准确,计算结果表明我国高铁接触网整体防雷性能较薄弱。     

应用雷电参数统计分析220 kV同塔双回输电线路绕击性能

为全面反映城市主干电网220kV同塔双回输电线路防雷性能差异性,研究多雷地区输电线路的防雷特征,提出了应用雷电定位系统(LLS)长期监测数据统计的雷电参数,对输电线路进行雷电性能分析和研究的方法。以雷电活动强烈的珠海市220kV同塔双回输电线路为例,统计分析1999～2008年共10a的LLS监测数据,利用改进电气几何模型(EGM),结合风险等级评估的方法研究了输电线路绕击雷电性能,并与运行经验进行了对比。分析计算结果表明:高雷暴区线路的地闪密度远大于规程推荐值,所计算得到的绕击跳闸率比采用规程推荐参数计算的要高,与运行经验能很好地符合,采用的计算方法适合雷电活动强烈地区输电线路绕击防雷性能评估。     

La2O3的掺杂对氧化锌压敏陶瓷电性能的影响

采用传统固相法制备稀土氧化物La2O3掺杂的ZnO压敏陶瓷。采用X线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和压敏电阻直流参数仪对样品的物相、显微组织及电性能进行分析。结果表明,随着La2O3掺杂量的增加,ZnO压敏陶瓷电位梯度单调递增,非线性系数先增加后减小,而漏电流呈现先减小后增大的变化趋势。综合衡量ZnO压敏电阻的各项性能指标发现,在1 000 ℃烧结温度下,La2O3的质量分数为0.25%时,ZnO压敏电阻的综合性能最好,其电位梯度为532.2 V/mm,非线性系数为41.6,漏电流为3.3 μA。     

输电线路激光除冰技术试验分析及工程应用设计

为防止覆冰对输电线路的危害,从理论分析、模拟试验、工程应用设计等方面系统研究了输电线路激光除冰技术,分别得出了CO2、Nd:YAG激光除冰特性:1.5kW CO2激光融冰体速度约为728.5mm3/s,单位能耗为2.08J/mm3;Nd:YAG固体激光融冰效果稍高于CO2激光,突出优点在于其热应力除冰;激光除冰时瓷绝缘子安全阈值约20.5～54.4J/mm2,复合绝缘子远小于该值,导线安全阈值很高,几乎不会损伤。结果表明激光可用于输电线路除冰,具有热融冰效应和热应力效应,如结合机械除冰可大大提高除冰效率和效果。根据研究结果提出了其工程应用设计方案:工程化车载式激光除冰系统选用固体激光器,输出功率1～1.5kW,光斑直径15～20mm,发散角3mrad,作用距离为100～1000m,激光电源采用车载发电机,总功耗≤50kW。预计未来3～5a激光除冰速度将可提高3～4倍,激光除冰系统可向小型化、便携式方法发展。     

±400 kV青藏直流线路防雷特性研究

随着特高压直流输电项目的大量建设,直流输电线路的安全稳定运行越来越受到人们的重视,而雷电防护是直流线路安全稳定运行的重要环节。青藏直流线路全线海拔高度在3 000 m以上,恶劣的气候和地形条件都为防雷工作带来了巨大的挑战。文中对±400 k V青藏直流线路的雷电参数、防雷措施等进行了调研,对该线路上典型杆塔的反击和绕击特性进行了计算分析,在目前的绝缘配置情况下,全线的雷击闪络率为0.170 7次/(100 km·a)。文中根据计算的结果,从减小保护角、加强绝缘、降低接地电阻等方面对高海拔地区直流线路防雷提出了针对性的建议,以期为线路的防雷建设提供参考。     

强风沙尘环境下车顶复合绝缘子风压分布和形变特性研究

高速列车在运行过程中,车顶硅橡胶复合绝缘子伞裙在长期强风沙尘环境下存在撕裂问题。为研究车顶绝缘子在强风沙尘条件下的撕裂原因,伞裙的受力和形变特性,采用流固耦合仿真的方法,计算车顶绝缘子表面的风压分布、探讨风速和来流角度对绝缘子受力和形变特性的影响。结果表明:伞裙上下表面的风压差,形成较大合力作用于伞裙,引起伞裙形变,伞裙表面的风压差越大,伞裙形变越大。伞裙根部会出现应力集中现象。在反复外加力的作用下,伞裙根部的材料寿命明显低于伞裙的其他部位。不同来流角度下,绝缘子伞裙边缘的形变量和伞裙根部的受力明显不同。随着风速从60 m/s到100 m/s的增加,伞裙边缘最大形变量从6.442 8 mm增大到18.561 mm,伞裙根部最大应力从0.180 56 MPa增大到0.496 98 MPa。同时伞裙的结构、直径和倾角显著影响绝缘子的抗风性能。该研究成果为车顶硅橡胶复合绝缘子结构设计与优化提供参考价值。