10kV配电线路雷电感应过电压分布特性计算研究

配电线路的绝缘水平较低,线路易受雷击影响产生雷电过电压进而导致闪络等故障,由雷电感应过电压导致的故障占线路故障总数的90%以上。本文研究了一种仿真计算配电线路雷电感应过电压的方法并分析了6种不同因素对配电线路雷电感应过电压的影响。为计算雷电感应过电压,本文选择TL模型作为雷电通道模型,选择Agrawal模型作为场线耦合模型,根据所选数学模型在ATP-EMTP中搭建出仿真模型对雷电感应过电压进行仿真计算,结果表明:雷击点距线路中点最近时线路中点雷电感应过电压是线路最大雷电感应过电压。通过仿真时改变影响因素的数值得到,雷电感应过电压幅值随雷电流幅值的增大而增大,随雷电回击速度的增大而增大,随雷击点到线路距离的增大而减小,随雷电流波头时间的增大而减小,随线路高度的增大而增大,随土壤电导率的增大而减小。研究结果对配网雷电防护具有实际工程意义。     

配电线路雷电感应过电压的避雷器防护分析

雷电感应过电压导致配电线路发生跳闸或故障的比例要远高于雷电直击,因此需要分析采用线路避雷器对配电线路感应过电压的防护效果。利用EMTP软件编程计算线路雷电感应过电压,分析安装线路避雷器对感应过电压的防护效果,讨论雷电流幅值和雷击点距线路距离、避雷器安装间距、接地电阻对避雷器抑制感应过电压效果的影响。分析结果表明:配电线路安装线路避雷器后能够在一定程度抑制雷电感应过电压;雷电流幅值越高、雷击点距线路近,避雷器抑制感应过电压的效果越弱;避雷器安装间距影响对感应过电压的防护效果,安装越密,线路感应过电压降低越明显。接地电阻对避雷器感应过电压防护影响非常大,过高的接地电阻会严重削弱避雷器对感应过电压的抑制效果,因此需要尽可能降低避雷器接地电阻。     

基于EMTP的10 kV配电线路雷电感应跳闸率计算

雷电感应过电压导致的10 k V配电线路跳闸事故十分频繁,需要合理计算线路雷电感应跳闸率并采取针对性防护措施。利用EMTP中的MODEL模块编程计算线路雷电感应过电压,建立线路模型考虑线路闪络跳闸情况,利用区间统计法求取配电线路雷电感应跳闸率,分析线路工频电压对感应跳闸率的影响,最后讨论安装避雷器的防护效果。分析结果表明:配电线路三相感应过电压波形较为类似,过电压幅值相差不大;雷击点距离线路越近,感应过电压可能引发的线路跳闸次数越多;线路工作电压对雷电感应跳闸率的影响很小,基本可以忽略。安装避雷器可以降低雷电感应跳闸率,每基杆塔安装避雷器的相数越多,避雷器安装间隔越密,防护效果越明显。     

楼宇LPS内部低压配电系统雷击感应过电压分析

雷电流经楼宇的笼式钢筋结构散入大地的过程会在泄流通道周围产生功率较强的雷电电磁脉冲(LEMP),该脉冲极易耦合进入周围配电线路从而引起过电压。对实际楼宇LPS及内部低压配电系统进行了简化,基于传输线PI型耦合电路参数提取与ATP-EMTP拓展计算建立了配电线路过电压分析模型,并对模型进行了验证。然后利用该模型,计算分析了典型雷电流波形、LPS结构的几个关键要素、配电的布线结构、以及负载特性对负载端感生冲击电压的影响。结果表明:雷电流波头越陡峭感生电压越大;改进LPS构架使得雷电流均衡对称分布可以显著提高防雷效果;感应过电压与垂直感应回路面积成正比而与水平感应回路面积关系较小;容性负载的共振现象会带来较大的过电压。     

考虑全雷击过程架空配电线路防雷性能计算分析

架空配电线路分布广泛且线路绝缘水平低,易发生直击雷和感应雷闪络故障,为了考虑配电线路受直击雷和感应雷过电压的综合影响,建立了配电线路耐雷性能计算模型。首先基于ATP-EMTP建立线路直击雷和感应雷过电压模型对线路耐雷水平进行仿真计算,然后通过电气几何模型并结合线路感应雷耐雷水平关于雷击点至线路距离的拟合关系式,对线路直击雷和感应雷闪络区域进行划分,进而计算得到线路直击雷和感应雷跳闸率,最后,计算分析了杆塔高度和大地电导率对配电线路耐雷水平以及雷击跳闸率的影响规律。计算结果表明,杆塔高度与大地电导率均会不同程度的影响直击雷和感应雷跳闸率,进而影响总跳闸率,降低杆塔高度和增大大地电导率可降低配电线路雷击跳闸率以提高配电线路耐雷性能。     

基于EMTP的配电系统终端雷电感应过电压防护分析

配电线路因雷电感应导致故障的比例要远高于雷电直击,因此需要合理分析配电系统终端的雷电感应过电压防护。通过EMTP中的MODEL模块编程计算线路雷电感应过电压,分析雷击点距线路垂直距离和回击速度对配电终端过电压的影响,讨论不同负载性质下终端过电压随低压线路长度趋势,最后分析配电终端前安装SPD的防护效果。分析结果表明:10 kV线路附近发生雷击时,传递至低压配电终端的雷电感应过电压幅值仍然较高,会超过设备冲击耐受电压;配电终端雷电过电压随着雷击点距线路垂直距离的增加而降低,随着回击速度的增加而增大;配电终端过电压在阻性负载与感性负载幅值较小情况下随着220 V线路长度增加而降低,在容性负载情况下随着线路长度的增加而增大。配电终端前安装SPD后能够有效降低负载过电压,较好地保护终端设备。     

配电线路雷电感应过电压避雷线防护效果分析

雷电感应过电压是导致配电线路运行故障的主要因素之一,需要合理分析避雷线对线路感应过电压的防护效果。利用EMTP中的model模块编程计算配电线路雷电感应过电压,分析安装避雷线对感应过电压的抑制作用。讨论雷击点距线路距离、避雷线高度、避雷线数量和位置、多点接地间隔等因素对感应过电压抑制效果的影响。研究结果表明:配电线路安装避雷线能够明显抑制线路雷电感应过电压;随着雷击点距线路距离的增大,避雷线的抑制效果有所增加;避雷线高度越高,对感应过电压的抑制效果降低越明显;避雷线数量的增加能够增大对感应过电压的抑制效果,尤其是在接地电阻阻值较低的区域。避雷线对感应过电压的抑制效果随着避雷线接地间隔的缩短而增大,在线路绝缘子串闪络电压较低情况下可以通过缩短避雷线接地间隔来确保线路不发生两相闪络。     

架空配电线路感应过电压计算方法适用性研究

针对现有雷电感应过电压数值计算模型工程适用性不强的问题,分析了雷电感应过电压产生的物理过程,基于时变电磁场理论提出了架空线路雷电回击入射场与感应场的电磁耦合关系,推导得出了架空线路雷电感应过电压时域波形的解析计算模型。计算分析了雷电流幅值、回击速度、雷电流波形对架空配电线路感应雷过电压时域波形的影响规律,结果表明:随着回击放电速度的增加,相同条件下感应过电压幅值有所降低且波头时间增加,当回击电流波前时间增加时,感应过电压幅值也显著降低。该模型解决了传统规程法忽略电磁分量且无法分析工程约束条件对感应过电压波形影响的问题。     

基于改进的算法研究分层土壤电导率对雷电感应过电压峰值估算的影响

低压架空线路附近遭受雷击时,传输导线上将产生幅值很大的感应过电压,针对其峰值进行估算与分析。通过对Paulion估算公式的改进,得到适用于水平分层土壤的雷电感应过电压峰值估算公式。为探讨不同土壤境下架空线路雷电感应过电压的变化情况,具体分析了土壤电导率对其峰值的影响,并得出以下结论:在水平分层土壤中,土壤电导率是影响雷电感应过电压的主要参数。当上层土壤电导率小于下层土壤时,雷电感应过电压的变化比上层土壤电导率大于下层土壤时更为明显,其变化程度随着上下层土壤电导率差值的增大而增大;上下层土壤电导率上大下小与上小下大时,雷电感应过电压随土壤深度的增加呈现相反的递进规律。     

配电变压器雷害绝缘故障影响因素及其防护措施研究

配电变压器的安全运行面临着严重的雷害威胁,需要合理分析其雷害绝缘故障影响因素。通过EMTP软件计算配电变压器遭受的雷电直击过电压和感应过电压,根据雷电过电压和绝缘故障出现的随机特性,利用区间组合统计法考虑雷电流幅值、雷电流波头陡度、雷击方位等因素的影响,计算配电变压器雷害绝缘故障概率。讨论线路安装避雷器、变压器高压侧安装避雷器对于降低配电变压器雷害绝缘故障的防护效果。分析结果表明:配电变压器雷电过电压波形均存在一定程度振荡,感应过电压波形振荡更为剧烈,但雷电直击过电压对变压器绝缘危害更大;配电变压器过电压概率密度分布曲线随着雷电流波头时间的减小、雷击点距线路水平距离的减小而整体右移,出现高幅值过电压的概率增大,导致变压器绝缘故障概率随着波头时间的减小、雷击点距线路水平距离的减小而增大。配电线路和变压器高压侧安装避雷器能够有效减少变压器雷害绝缘故障,但防护效果受接地电阻影响非常大,因此需要尽可能降低避雷器接地电阻以减少绝缘故障。     

750kV同塔双回输电线路雷击塔顶感应电压的数值计算

架空输电线路的雷击感应电压计算是电力线路绝缘设计、采取防雷保护措施的基础计算。对雷击750kV同塔双回输电线路塔顶产生感应电压的暂态过程进行了分析,采用电磁场数值分析方法,建立了回击电流模型和线路耦合模型,精确地计算了感应电压值。计算结果表明,感应电压随时间变化非常快,所以在计算雷击塔顶的耐雷水平时,如果把感应电压以一个恒定值的方式计入,必然会产生一定的误差,应该考虑感应电压的暂态过程。     

10kV架空配电线路避雷线架设高度的探讨

根据避雷线在配电网的雷电防护作用中的机械应力要求,对避雷线的支架高度进行分析及计算.并利用感应雷过电压产生机理分析避雷线对感应雷防护,由于避雷线耦合作用在一定程度上降低相导线上的感应过电压,通过分析避雷线在不同档距及在不同导线搭配情况下计算得到的支架高度的取值范围.最后,在不同高度架设避雷线分析其与各相导线耦合系数和在...     

输电线路雷击暴露空间的三维计算方法研究

雷击暴露宽度对于准确评估输电线路的防雷性能起着重要作用。基于导地线对地高度与输电线路雷击暴露宽度之间的非线性关系,发现EGM中采用等面积法将平均高度处的暴露宽度积分和替换输电线路沿线各处的暴露宽度积分和时存在不可控误差,据此提出了输电线路雷击暴露宽度的三维拓展方法,将传统计算方法中的雷击暴露宽度沿着输电线路每个档距拓展为三维暴露空间,并推导了由暴露宽度组成的暴露空间的三维计算公式与采用暴露空间的绕击跳闸率计算公式。以500kV双避雷线输电线路为例,计算了输电线路档距内雷击暴露宽度三维分布与雷击暴露宽度积分和的二维分布,分析发现该方法可以规避EGM中由暴露宽度导致的不可控误差,能够直观地分析输电线路不同位置的雷击暴露情况,可为输电线路防雷性能的精确计算与差异化防雷的定量分析提供参考。     

计及冲击电晕的输电线路雷电过电压影响因素研究

基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,在考虑了冲击电晕对雷电过电压影响的同时,研究雷电流波形与幅值、避雷线布置方式、杆塔塔型、导线布置方式(包括导线排列方式、导线分裂数)、接地电阻等因素变化时,杆塔塔顶或导线上雷电过电压的特点及其参数关系,用以找到各种情况下输电线路雷电过电压的关键影响因素。结果表明:冲击电晕对输电线路雷电过电压的影响很大;雷电流幅值与波形、杆塔塔型、接地电阻对输电线路的反击过电压有较大的影响;而雷电流幅值与波形、避雷线布置方式、导线分裂根数对输电线路的绕击过电压有较大的影响。     

基于先导闪络判据的变电站侵入波过电压的研究

变电站的雷电侵入波过电压与线路绝缘子串的闪络情况密切相关,文中基于ATP-EMTP,建立了500 kV变电站和进线段的雷电计算模型,研究了绝缘子串闪络判据对变电站雷电侵入波过电压的影响,校验了采用更符合线路实际运行情况的先导闪络判据时变电站的绝缘配合情况。研究结果表明:绕击情况下,绝缘子串采用先导闪络判据时变电站设备上的雷电过电压增大。其中距变电站1.5 km内,可能会对变电站设备产生威胁;而距离变电站1.5 km后,由于雷电波在传播过程的衰减和畸变,侵入波对变电站设备不构成威胁。为保证变电站的安全运行,应提高变电站进线段的防绕击措施。     

交流输电线路雷击跳闸率计算方法研究

目前对交流架空输电线路雷击跳闸率的计算有多种方法,由于模型不同、初始参数选取不同,计算结果出现较大差异。针对这一问题,以陕西110 kV、330 kV、750 kV高压输电工程中110 kV三角排列、330 kV三角排列、330 kV与750 kV同杆双回架空输电线路为例,分别采用DL/T620—1997"交流电气装置的过电压保护和绝缘配合"推荐的计算方法、EMTP仿真计算法与电气几何模型计算方法对架空输电线路雷电反击和绕击跳闸率进行了计算。同时结合多年实际观测的雷击跳闸数据对计算结果进行了对比分析,为选择合适的计算方法提供参考。     

110kV线路复合绝缘子并联间隙的工频电压与电场分布计算

针对中国110 kV输电线路遭雷击闪络后工频续流损坏绝缘子及其金具,导致线路事故的实际情况,开展了110kV架空线路并联间隙防雷保护装置的研究.应用三维有限元法分别对110kV交流单联悬垂串和双联悬垂串复合绝缘子在均压环、均压引孤环和角形电极下的工频电压和电场分布进行了计算.计算结果表明,设计的并联间隙使复合绝缘子串的...     

配电网保护间隙保护距离的研究

配电网保护间隙在提高线路跳闸重合率和防止架空绝缘导线雷击断线上,取得了较为显著的效果。但在实验中发现相对于避雷器动作时间,保护间隙动作时间和绝缘子动作时间相差不多。从保护间隙和避雷器动作时间不同出发,在分析保护间隙保护距离时考虑了保护间隙闪络时间对保护间隙保护距离的影响。先通过实验确定绝缘子和保护间隙的伏秒特性曲线,然后利用相交法计算出不同等级雷电过电压下保护间隙和绝缘子动作时间,最后根据保护间隙和绝缘子的动作时间差和雷电波在线路上传播的速度计算出不同等级雷电过电压下保护间隙的保护距离。计算方法可以为保护间隙在工程设计中提供指导。     

线路避雷器的研究进展

对线路避雷器的国内外现状和研究进展进行了综述.线路避雷器已大量地安装在从配电到500kV(部分800 kV)系统电压的架空输电线路上,它是降低线路雷击跳闸率的有效手段,从而提高系统的可靠性.在大多数情况下,线路避雷器是合成外套的避雷器.小型化、智能化及高压化将会是线路避雷器今后的发展方向.随着线路避雷器的国际电工委员会...     

10kV架空绝缘导线雷击断线原因机理分析及防护措施

10 kV配电网架空绝缘导线经常发生雷击断线事故,严重影响配电线路的供电可靠性。笔者结合海南地区某10 kV配电线路的具体实际情况,通过现场调研及大量的理论分析计算,对架空绝缘导线雷击断线事故的原因和机理进行了深入剖析,并提出了提高线路绝缘水平和安装引弧跳线等预防架空绝缘导线雷击断线的措施,现场运行表明,这些措施对预防绝缘导线断线事故的发生效果十分显著。