输电线路差异化防雷技术与策略

为有效提高输电线路防雷性能评估水平与治理能力,根据输电线路走廊雷电活动、地形地貌、线路结构和绝缘配置、防雷计算方法、防雷措施等差异性,提出了一种输电线路差异化防雷性能评估方法和治理策略。该方法基于雷电定位系统长期监测数据,统计分析输电线路全线走廊雷电分布规律,结合线路特征参数等,选择合适的防雷计算分析方法,逐基杆塔进行防雷性能评估,确定各级杆塔防雷安全等级及其决定因素;依据现有防雷措施技术特点,采取针对性防护措施配置,制定多套具有不同特点防雷改造方案,并进行技术经济性评价,依据改造目标和管理要求,确定出最佳改造方案,明确给出投入与预期效果的定量关系,最终形成输电线路防雷治理策略。该方法对设计部门实施输电线路差异化防雷设计、运行管理部门有针对性实施防雷治理以及提高输电线路防雷安全运行水平有重大意义。     

500 kV输电线路绝缘地线雷电流分布

对于重覆冰区域的输电线路来说,地线覆冰会严重威胁到线路的安全运行。采用绝缘地线直流融冰的方式是解决架空地线覆冰问题的方法之一。当输电线路发生雷击事故时,直流融冰采用的绝缘地线与杆塔之间的雷电流分布情况决定了杆塔的塔顶电位,影响着杆塔的耐雷水平与线路防雷接地的保护。利用电磁暂态软件EMTP,对杆塔和绝缘地线中的雷电流分布进行了计算分析。计算结果表明,在500 kV输电线路中,雷电流主要通过杆塔流入大地,雷电流的幅值、杆塔档距、接地电阻的大小、地线结构、直径以及地线接地方式等对绝缘地线和杆塔分流情况有重要的影响。计算结果可为绝缘地线分流系数和杆塔分流系数的研究提供重要的参考价值,并有利于指导输电线路的优化设计。     

特高压直流架空输电线路雷击仿真研究

特高压直流架空输电线路的防雷对系统的安全运行极为重要.本文运用ATP-EMTP建立特高压输电线路、杆塔、绝缘子串的伏秒特性等计算模型,对特高压直流输电线路三种形式的雷击过电压仿真计算.得出绕击的耐雷水平比雷击塔顶、雷击档距中央避雷线要低.并与500 kV直流输电线路的绕击耐雷水平相比较,提出应关注绕击的小雷电流有入侵换流站的可能性以及对设备绝缘存在的威胁.     

高压直流输电线路杆塔统计法绝缘配合计算

本文介绍了电科院编写的《输电线路杆塔统计法绝缘配合计算程序》的主要特点,用该程序对±500kV葛上直流输电线路在工作电压、操作过电压和雷电过电压下的绝缘闪络故障率进行了计算和分析,对今后直流输电线路的建设及现有线路的运行提出了建议。     

直流输电系统的防雷保护

针对我国高压直流输电线路的雷击闪络率较高的问题,深入研究了直流输电系统的防雷保护。由于其结构和控制保护不同于交流系统,直流输电线路的雷电性能与交流输电线路有所不同,通过对国内外计算方法的分析研究,结合我国正极性导线容易发生雷击闪络的运行经验,提出了直流输电线路的计算方法和计算用参数的建议并对直流换流站的防雷措施进行了分析,提出了合适的直流输电系统的防雷保护措施。     

220kV变电站进线防雷措施的完善

通过对一起变电站雷电侵入波造成站内断路器损坏案例的阐述,对输电线路和变电站的防雷保护进行分析,提出完善线路防雷保护的措施。文中讨论了在合适的地点加装线路避雷器,以及线路避雷器的安装方式和运行注意事项,以减少雷电灾害对电网安全稳定运行的影响。     

特高压±800 kV直流输电线路用避雷器的研制

±800 kV特高压直流输电线路是中国大电网的重要组成部分,其运行安全与否直接影响中国电网的稳定。特高压直流输电线路输电距离长,沿线地形地貌复杂、雷电活动频繁,雷击闪络已成为影响线路安全运行的一个关键风险点。目前,±500 kV直流线路避雷器已实现开发应用,并且防雷效果显著,但±800 kV直流线路避雷器的研制及应用仍然是空白。为了提高特高压直流输电线路抵御雷击风险能力,研制出了国内首台特高压±800 kV直流输电线路用避雷器。文中设计了±800 kV直流线路避雷器结构,提出了相关技术参数,选择了合乎规格的电阻片及生产工艺,研制出了直流参考电压为960 kV、8/20μs标称放电电流30 k A下残压为1 900 kV、正极性雷电冲击50%放电电压为2 700 kV的±800 kV直流线路避雷器,并通过校核计算及型式试验进行了验证。校核计算及试验结果表明,研制出的±800 kV直流线路避雷器电气性能、机械性能良好,能够有效保护±800 kV直流绝缘子及塔头空气间隙免遭雷击闪络。±800 kV直流线路避雷器的成功研制及应用将为特高压直流线路防雷工作提供强有力的手段。     

±800kV直流输电工程过电压保护与绝缘配合研究

结合我国±800kV高压直流输电工程的内过电压研究结果和交、直流避雷器的额定参数推荐值,对±800kV高压直流输电工程的绝缘配合进行分析研究,提出该工程交、直流设备的雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平的推荐值。对换流站的雷电过电压保护和直流线路的防雷保护进行研究,提出防雷保护的建议。     

地线绝缘化对超高压线路耐雷性能研究

直流融冰是解决架空输电线路导线覆冰的有效措施,地线绝缘化是地线能够进行直流融冰的前提条件。以500 kV超高压线路地线绝缘化为例,利用EMTP仿真软件对地线间隙击穿与雷电流幅值的相关性进行了分析,得出绝缘化地线对超高压输电线路耐雷性能影响不大的结论。这对于运行全线绝缘化地线,防止输电线路雷击闪络、杆塔分流系数、故障塔电位上升及电力网络经济和合理设计等研究具有一定的参考价值。     

±800 kV特高压直流输电线路防雷接地设计浅议

±800 kV特高压直流输电线路具有送电容量大、输送距离长、线损低、可靠性高、投资收益高等优点,目前我国存在多条规划及建设中的±800 kV特高压输电线路,影响线路安全稳定运行的因素有污秽、覆冰和雷电等,其中雷击是造成输电线路故障的重要原因之一,防雷接地的合理设计是输电线路防雷措施实现的关键。     

地线绝缘化对500kV威甘甲线耐雷性能影响理论分析

在中重冰区地线覆冰将影响架空输电线路的安全运行,地线除冰尤为重要。直流融冰是解决架空输电线路导线覆冰的有效措施,地线绝缘化是地线能够进行直流融冰的前提条件。地线绝缘化后其电气性能必须满足正常运行、融冰运行及线路防雷等的条件。笔者以500 kV威甘甲线地线绝缘化为例,介绍其地线绝缘化的方式,及地线绝缘化后绝缘子及绝缘子间隙的电气性能;利用EMTP仿真软件对地线间隙击穿与雷电流幅值的相关性进行了分析;理论计算威甘甲线地线绝缘化前后其保护角及雷击跳闸率的变化,得出因融冰需要地线绝缘化后500 kV威甘甲线耐雷性能变化不大的结论。     

具有防雷功能的500kV防冰闪绝缘子结构设计及电场仿真研究

雷击和覆冰是输电线路面临的两大自然灾害,严重威胁电网的稳定运行。文中将避雷器和绝缘子结合,通过绝缘段雷电冲击和工频闪络试验,设计出一种新的500kV防冰防雷复合绝缘子,并利用有限元法对该500kV防冰防雷复合绝缘子电场分布进行仿真计算,研究了清洁和覆冰工况。结果表明:局部高场强区域集中在高压段、绝缘段和避雷段交界处,最大场强为18.1kV/cm,满足现场运行要求;结合间隙雷电冲击试验,采用带1.8 m均压环间隙的绝缘段和避雷器串联具有较好的防雷保护效果。     

±800kV换流站的雷电侵入波过电压仿真分析

特高压直流换流站的绝缘配合对系统的安全运行和经济成本至关重要。为此,针对糯扎渡送电广东±800 kV特高压直流输电工程,采用PSCAD/EMTDC软件仿真分析受端换流站雷电侵入波过电压分布及其对设备雷电冲击绝缘水平的影响。建立了换流站各设备的雷电冲击暂态模型和交、直流侧进线段线路的频率相关模型,并选取合适的换流站运行方式进行仿真分析。采用先导发展法作为绝缘子串的闪络判据计算出交、直流侧输电线路进线段内反击和绕击耐雷水平,并由电气几何模型计算最大绕击电流。根据线路耐雷水平计算交、直流侧进线段内反击和绕击时雷电侵入波在换流站内设备上形成的最大过电压,校核设备雷电冲击绝缘水平,提出了改进措施。     

±1100 kV特高压直流输电线路防雷保护

±1 100 kV特高压直流输电线路的防雷保护对±1 100 kV特高压直流工程的安全运行至关重要。该文依托正在建设的准东—华东±1 100 kV特高压直流示范工程,通过统计该工程沿线所经6省区运行线路的雷击跳闸率,确定了该线路的雷击闪络率参考值;根据该工程沿线的年平均雷暴日、地形及采用的典型杆塔,计算了该线路在不同地线保护角下的雷击闪络率;通过与±800 kV特高压直流输电线路耐雷性能的比较,论证了所用计算方法的合理性。研究结果表明,全线地线保护角采用-10°设计时,该工程的雷击闪络率可满足雷击闪络率参考值要求,且全线的雷击闪络次数可控制在3次/a。研究结果已应用于准东—华东±1 100 kV特高压直流输电线路的防雷保护设计,并将指导±1 100 kV特高压直流输电线路防雷保护标准的制定。     

输电线路防雷性能时空差异化评估方法

为有效掌握输电线路防雷性能,根据雷电活动特征在时间和空间上存在较大差异,输电线路在遭受雷击时其防雷性能也呈现出相应的时空差异性的情况,提出了一种输电线路防雷性能时空差异化评估方法。该方法基于雷电定位系统长期的雷电监测数据,采用输电线路走廊雷电参数网格统计法,统计给定输电线路沿线路走廊的任意指定时间段内雷电参数,得出线路实际的地闪密度和雷电流概率密度分布,再用雷击跳闸率计算方法计算线路及其各个区段在改指定时间段内的雷击跳闸率,并以输电线路防雷性能的设计值、规定值或运行经验值为参考划分评估等级,评估出输电线路防雷性能在空间上和时间上的差异。评估结果可有效帮助输电线路设计和运行部门更加细致地、有针对性地采取防雷措施来提高线路防雷性能。     

特高压直流输电线路雷击故障原因分析与防范

根据中国近年来特高压直流输电线路的运行统计,雷击故障一直处于各类故障的首位,雷害已成为影响特高压直流输电设备安全运行的重要因素。±800 kV特高压直流宾金线是中国清洁能源传输的重要通道,其安全稳定运行显得尤为重要。针对特高压直流宾金线发生的2起雷击故障,结合雷电定位系统、故障录波与测距、现场故障巡查和仿真计算,综合判断2起雷击故障均是雷电绕击造成。根据雷电定位系统实测数据,对特高压直流宾金线进行了雷害风险评估计算,并在雷害风险评估计算的基础上,提出了防范特高压直流输电线路绕击的具体措施。     

窄走廊多回特高压直流输电线路防雷治理研究

以雷电发展的先导模型为研究基础,分析地面物体上行先导对雷电先导的诱导作用,并仿真计算现阶段特高压直流输电线路常用防雷方式的保护原理及范围,研究窄走廊非同塔多回特高压输电线路防雷装置的相互作用,提出线路间存在一定的防雷屏蔽作用及屏蔽范围的计算方式,并以典型雷击故障进行验证,最终提出适合于窄走廊的特高压直流输电线路基本防雷治理原则。     

高压输电线路先导发展绕击分析模型研究

雷电绕击是关系到特(超)高压输电线路安全稳定运行的关键问题之一。针对特(超)高压输电线路的特点,在总结前人研究结果的基础上,提出适用于特(超)高压线路的雷电上行先导起始判据,建立了基于先导发展法的绕击模型,并以日本特高压同塔双回线路的运行经验对模型进行了验证。基于该模型,对不同地形条件下、考虑线路运行电压的特高压直流线路的雷击问题进行研究,为改善线路的防雷性能提供帮助。     

直流电缆雷电冲击电压安全裕度研究

高压直流电缆是柔性直流输电技术的关键装备,直流电缆的绝缘厚度设计以雷电冲击电压安全裕度为重要依据。为了获得直流电缆的安全裕度,文中提出了直流电缆雷电冲击电压安全裕度试验方法,建立了相应的试验回路,对冲击电压波形参数进行了计算、仿真和验证,获得了波前时间为1~5μs、半峰值时间为40~60μs的冲击电压波形;提出了直流电缆雷电冲击电压安全裕度的分析方法,计算了电缆绝缘的电场分布。研究表明,文中所提方法可以获得直流电缆的雷电冲击电压安全裕度,为高压直流电缆绝缘厚度设计提供了依据。     

±500kV直流输电线路雷电闪络风险等级评估及差异化防雷措施改进方案

根据内蒙古东部地区雷电定位系统获取的雷电参数及线路走廊雷电活动情况,考虑地形地貌、线路结构和绝缘配置等多方面的因素,对伊穆±500kV直流输电线路进行绕击差异化防雷风险等级评估。根据评估结果,对风险等级处于D级的杆塔提出防雷措施改进方案,即在杆塔正极导线上加装1支避雷器,降低线路绕击跳闸率。