500kV交流输电线路下金属体尺寸对暂态电击水平的影响研究

人体接触处于高压输电线下的金属体时,会发生暂态电击。采用有限元软件ANSYS建立简化人体模型和金属体模型,计算其感应电压、感应电场,在Simulink搭建接地人体接触对地绝缘的悬浮金属体及对地绝缘的人体接触接地体的仿真模型。通过分析感应电压、放电能量及放电电荷量等参量随金属体尺寸的变化规律,从而得到不同尺寸金属体对人体电击效应的影响。结果表明,当金属体在垂直导线方向尺寸不变时,其感应电压基本不变,此时,若直接接地人体接触金属体,放电电荷量和放电能量随平行导线方向尺寸增大而线性上升,而对地绝缘人体接触接地体,放电电荷量和放电能量则随平行导线方向尺寸增大线性下降。     

基于雷电走向与场强最大方向一致原理的接地导体雷击范围的计算

通过用等效电荷代替整个放电通道电荷,研究了在该电荷作用下,两个接地导体感应电荷分布。同时,计算了空间电场分布,并分析了接地导体受到的雷击范围。     

输电线路杆塔及接地体雷电冲击响应分析北大核心CSCD

雷击是造成输电线路跳闸的主要原因,研究输电线路及接地体的雷电冲击响应具有十分重要的意义。为此,笔者运用电磁分析软件CDEGS建立了500 kV双回路自立式输电线路杆塔雷电冲击模型,分析不同雷电流波形、不同杆塔参数、不同土壤电阻率和不同接地体长度下输电线路杆塔及接地体上雷电冲击响应规律。计算结果表明,雷击杆塔塔顶时,避雷线分流大小与土壤电阻率成正比关系,雷电流过大将导致绝缘子击穿;雷电流波前时间越短、横担越窄、杆塔越高、土壤电阻越大、接地体越短,雷击时塔顶和接地体冲击电压峰值越高;在高土壤电阻率地区通过增长接地体长度、降低土壤电阻率能有效降低塔顶和接地体电位。     

输电线路杆塔及接地体雷电冲击响应分析

雷击是造成输电线路跳闸的主要原因,研究输电线路及接地体的雷电冲击响应具有十分重要的意义。为此,笔者运用电磁分析软件CDEGS建立了500 kV双回路自立式输电线路杆塔雷电冲击模型,分析不同雷电流波形、不同杆塔参数、不同土壤电阻率和不同接地体长度下输电线路杆塔及接地体上雷电冲击响应规律。计算结果表明,雷击杆塔塔顶时,避雷线分流大小与土壤电阻率成正比关系,雷电流过大将导致绝缘子击穿;雷电流波前时间越短、横担越窄、杆塔越高、土壤电阻越大、接地体越短,雷击时塔顶和接地体冲击电压峰值越高;在高土壤电阻率地区通过增长接地体长度、降低土壤电阻率能有效降低塔顶和接地体电位。     

遭受雷击时输电杆塔及其接地装置的暂态电位分布

为向以减少输电线路的雷击故障率为目的的接地降阻和杆塔优化设计提供参考,通过电磁场数值计算方法分析了雷击情况下输电杆塔及其接地装置各自承受的电压,以及在不同雷电参数、杆塔高度、土壤电阻率、接地装置大小等条件下,杆塔和接地装置上的雷电电压变化规律。计算结果表明,雷电流波前时间越短、杆塔越高、土壤电阻率越高、接地装置规模越小,雷击时塔顶电位峰值越高。由于降低接地电阻可以明显减少塔顶电压维持在较高值的时间,因此在高土壤电阻率地区通过降低接地电阻可以有效减少直击雷的危害。     

金属氧化物避雷器对地铁高架桥段接触轨线路防雷的影响

地铁高架桥段由于自身高度的限制使其容易遭受雷电的侵袭,而安装金属氧化物避雷器是较为有效的雷电防护措施,因此有必要研究金属氧化物避雷器对地铁接触轨线路防雷的影响。文中利用电磁暂态仿真程序仿真分析了雷击点位置、金属氧化物避雷器安装方式对接触轨耐雷水平的影响,以及不同桥墩接地电阻条件下金属氧化物避雷器的雷电放电电流和比能量的变化规律。结果表明:雷击避雷带位置为1-5时,桥墩接地电阻对接触轨耐雷水平影响不明显;雷击位置为6时,接地电阻对其耐雷水平影响明显,且逐渐趋于平稳。通过安装金属氧化物避雷器能够明显改善接触轨耐雷水平,并且随着安装密度的增加而增加;而金属氧化物避雷器的放电电流、比能量与接地电阻成正比例关系。同时,对比不同型号的金属氧化物避雷器残压值及比能量值,工程上建议选用残压较小的YH5WS-17/45型金属氧化物避雷器。     

基于场路结合思想的风电机组接地网冲击特性研究

在雷击过程中,雷电流沿风电机组塔筒注入接地网,会引起接地网的地电位升高。为更好地研究雷击产生的暂态过电压对风电机组及其输变电设备产生的影响,采用场路结合的思想建立接地网暂态电路模型,对雷击引起的地电位升高进行系统仿真计算。计算结果表明:由于雷电流波头频率很高,与电阻相比接地体本身的电感效应非常明显,将引起接地网的地电位大幅度升高;暂态过电压将对地下传输、通信和控制电缆最外层绝缘造成破坏,严重时甚至会造成局部放电。     

运用ATPDraw仿真分析变电所接地网雷电暂态效应

针对变电所受雷击时接地网中地电位分布不均的问题。运用ATPDraw软件仿真分析接地网的雷电暂态效应。首先,根据单根接地体的通用数学模型搭建ATPDraw接地体单元模型。然后对某500kV变电所实际接地网建立仿真模型,仿真计算其雷电暂态效应。根据工程需要,搭建保护小室附近局部接地网的模型,模拟雷电暂态效应对保护小室接地的影响与危害。并提出改进该接地网的建议方案。     

雷击特高压交流同塔双回杆塔对油气管道的影响

线路雷击杆塔会对附近埋地金属油气管道产生电磁影响,而雷击杆塔时大部分高能量的雷电流直接经过故障杆塔接地体入地,对管道的阻性耦合最为严重,为此研究了1000kV特高压同塔双回交流线路,雷击杆塔塔顶时对附近埋地金属管道的电磁耦合。通过建立雷击暂态电磁场简化计算模型,计算分析了雷击杆塔时特高压同塔双回线路与管道间距、交叉角,土壤电阻率/杆塔接地电阻,以及雷电流幅值等因素对管道干扰电压的影响规律。     

线路杆塔对雷电流分布和浪涌响应的影响

为解决现有回击模型在架空线路防雷性能计算时与实际情况分歧极大的问题,首先根据传统回击模型考虑线路杆塔与雷击通道以及杆塔与大地之间的反射,分析了杆塔对其电流分布及浪涌响应的影响,然后通过实例计算雷击电力杆塔雷击电流分布及其浪涌响应,总结出雷击通道回击模型以及杆塔电流分布的变化。分析表明,输电线路杆塔高度越高杆塔顶部浪涌响应越大,而杆塔波阻抗越小杆塔中入射雷电流越小,且最终相应地影响输电线路防雷性能。     

雷击引发主变压器重瓦斯动作分析及防范措施

为探究35kV白石变电站因雷击导致1号主变压器重瓦斯动作的原因,对1号主变压器大修和变电站防雷设施的检查、试验情况进行分析,并计算了变电站避雷针的保护范围。计算、分析认为,此次故障的主要原因是站内避雷针存在保护范围不够等问题,导致35 kV区域设备遭受雷击感应过电压。提出站内避雷针的数量由原来的2基增加至4基,和对地网和进出线接地进行改造等整改措施。     

基于电磁场的杆塔接地体冲击特性计算分析

输电线路杆塔接地体的冲击接地阻抗决定了雷击输电线路或杆塔时的塔顶电位,从而影响线路绝缘子串两端的过电压水平,直接关系到线路的耐雷水平。接地体在雷电流作用下的冲击特性表现为火花效应和电感效应,使接地体的冲击特性明显区别于工频特性。基于电磁场理论建立了输电杆塔典型接地体冲击接地阻抗计算模型,通过模型试验验证了其准确性,得到了接地体在不同土壤电阻率和射线长度下的冲击接地阻抗,并与国际著名的接地计算软件CDEGS工频接地阻抗计算结果对比分析,进一步揭示了接地体的工频和冲击特性的差异,同时验证了接地体冲击电流下存在有效长度。     

A theoretical study on the consequence of a direct lightning strike to electrified railway system in Sweden

Direct lightning strike to a single-track electrified railway system in Sweden is modeled in this paper. Using this model, the induced voltages in each of the nine conductors at heights varying from 0.5 m (tracks) to 10 m above the ground are estimated. The effect of the finitely conducting ground is included using a time domain expression for the transient ground impedance that has better early time and late time behavior. The main interconnection between the conductors and the flashover strength of the supporting insulators is included in the simulations. A simple model for the arc channel during flashover of the insulators and the ionization of the soil around the pole foundations is also included in the model to assess the possible realistic surge voltage distribution in the system. It is shown in the paper that finite ground conductivity, interconnections between the conductors, arcing phenomena of insulation flashover and grounding of the poles decide the voltage/current distribution in the conductors. Simulations have been also carried out to determine the voltages on the lines and across the rails as function of distance from the point of strike as it could be a necessary data for deciding the possible future protection schemes. It was found that for a lightning stroke of 31 kA peak, large common mode and differential mode surges exist on the lines which could create excessive voltages between the line and neutral of the transformer and might pose a threat to the various low voltage equipments used for telecommunication, signaling and control.     

复合光纤架空地线在不同接地方式下的放电路径选择特性

复合光纤架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)由于具有防雷和光纤通信功能,在交直流输电线路上得到了广泛应用。当前OPGW采用逐基接地而普通地线采用分段绝缘一点接地的接地方式,这种不平衡的接地方式使得OPGW更容易遭雷击而出现断股和掉线事故以致影响光纤通信。为此,采用缩微模型试验研究了OPGW和普通地线在全绝缘、分段绝缘一点接地和逐基接地等3种接地方式对放电路径选择特性的影响,试验结果表明,地线采用逐基接地时放电路径选择概率最高,而全绝缘时最低,试验结论和现场统计数据得到规律相符。为了降低OPGW遭雷击的概率,需要改变OPGW的接地方式或采取适当保护措施。     

关于输电线路耐雷水平的综合研究分析

雷击是危及输电线路安全可靠运行的主要因素,深入研究输电线路的耐雷水平对保证电力系统的安全可靠运行具有重要的工程意义。介绍了输电线路的雷击类型,分别分析了杆塔接地电阻、线路档距、杆塔高度、导线电压、杆塔波阻抗对输电线路耐雷水平的影响,阐述了输电线路常用的防雷措施：架设避雷线、降低杆塔接地电阻、增设耦合地线、提高绝缘等级,为输电线路耐雷水平的深入研究打下基础。     

影响送电网安全运行的有关问题及对策

从设计、科研、运行、制造、材料等多方面分析了近年来影响送电网安全运行的风偏放电、雷击、OPGW断股等主要故障的原因、机理及影响因素。为增强电网抵御自然灾害及外因影响的能力,减少送电网的故障概率,针对上述故障应采取的措施是:注意线路相关设计参数的合理选择,线路微气候区气象资料的收集,采用V型串悬挂;增强绝缘水平,加装避雷线、线路避雷器,降低接地电阻,减小导线保护角;采用铝包钢线,安装雷击放电尖等。     

江门市区10 kV架空线路雷击分析和防治措施

以江门市区10kV架空线路雷击率为研究对象,以架空线路年雷击率计算理论为基础,对年均公里雷击率理论值与实际值进行比较分析。分析结果表明,市区裸导线的年均公里雷击率低于理论值的50%,绝缘导线的年均公里雷击率基本接近理论值,各镇线路的年均公里雷击率都超过理论值。最后针对存在的问题,提出了有效防雷措施和方法。     

改进电气几何模型对输电线路绕击率的计算及典型故障分析

提出了改进的电气几何模型,成功地解释了用原EGM法难以解释的现场事故原因。应用改进的电气几何模型分析了输电线路杆塔结构、避雷线和导线的布置、雷电流的幅值、地面倾角对绕击率的影响。结果表明,在地形复杂的山区,大电流也能对线路造成绕击。     

Lightning Impulse Performances of Grounding Grids for Substations Considering Soil Ionization

When lightning strikes a substation or a transmission tower near the substation, high current generated by the stroke would flow into the grounding grid of the substation and dissipate in the soil. The transient characteristic of the grounding grid is very important to the safe and reliable operation of the power system. A circuit model with a lumped time-variable parameter is proposed to calculate the transient characteristics of a grounding grid under lightning current. The ionization phenomena around the ground conductors in the soil are simulated by means of time-variable parameters under appropriate conditions. The influences of different parameters on the transient characteristics of the grounding grid subjected to lightning impulse current are analyzed and the effective usage area of the grounding grid under lightning is discussed.     

屋面金属网格的防雷保护失效分析

介绍了一种分析建筑物屋面上金属网格防雷保护失效特性的实用方法,该方法从水平导体的引雷空间出 发,作出屋面上金属网格的防雷保护失效空间域,在该域内对雷击距累积概率密度函数空间积分,确定由金属网格 接闪失效而引起的屋面雷击率。采用该方法对不同尺寸和设置高度的金属网格进行保护失效计算的结果表明,在 考察的网格参数范围内,屋面雷击率随网格尺寸的增大而增大,随设置高度的增大而减小。为了校验该方法的有 效性,文中将本文计算结果与其它方法给出的数据进行了对比。