雷击附近的格栅型空间屏蔽效能试验

为测量雷击建筑物附近时的格栅型空间屏蔽效能,研制了一套屏蔽效能测试系统,该系统由磁场发生器和磁场测量系统组成。对0.5、0.25、0.125 m网格宽度和金属板进行试验。试验结果表明,屏蔽效能系数随着网格宽度的减小变大,但变化速度逐渐缓慢。     

输电线路雷击跳闸风险分布图绘制方法及其有效性验证

为了能更直观地反映区域输电网发生雷击跳闸的风险,定义了以雷电定位数据为基础的输电线路雷击风险,并依据输电线路跳闸率计算模型,建立了雷击跳闸风险评估模型。模型依据雷电反击输电杆塔的规程法和雷电绕击输电线路的改进电气几何模型,以雷电参数和地形地貌参数共同作用来计算输电线路雷击跳闸风险。计算中根据雷电参数和地形地貌参数具有空间分布规律这一特征,采用网格法将目标区域划分为若干个小网格,将统计所得的网格内地闪密度参数、地面倾角和典型杆塔参数代入雷击跳闸风险评估模型中求得网格的风险值。按照自然分割法将不同网格划分为相应的风险等级,用不同颜色表示各风险等级区域,形成了区域输电网的雷击风险分布图。相关性分析表明:相比地闪密度分布图,雷击跳闸风险分布图与输电线路雷击跳闸故障点分布的相关性更强。     

双边空心式永磁直线伺服电机的空载磁场分析

针对双边空心式永磁直线伺服电机推力波动受到气隙磁场影响的问题,研究该电机空载气隙磁场的分析求解方法。采用等效磁化强度法对双边空心式永磁直线伺服电机的气隙磁场进行求解,推导出气隙和磁极区域中磁场的解析公式。将解析分析与有限元分析结果进行比较,验证解析法的计算结果的准确性。根据气隙磁密的解析公式,分析了3个主要尺寸——永磁体宽度τm、永磁体高度hm和气隙高度δ对空载气隙磁场的影响。分析表明,永磁体高度hm和气隙高度δ主要影响电机气隙磁场大小,对磁场谐波含量影响较小,而永磁体宽度τm对磁场的大小和谐波含量的影响都很显著。通过对永磁体宽度τm的优化设计,可以有效改善电机气隙磁场分布的正弦性,从而减小电机的推力波动。     

网格计算环境下输配电网联合潮流计算

为满足大规模输、配电网的实时潮流计算的快速计算要求,在网格计算环境下基于配电网的结构特点对配电线路按空间划分来进行并行化处理,在输配电网的边界进行功率交换与迭代,构造了输配电网联合潮流并行算法。网格并行计算的输电网和高压配网子区域中使用P-Q分解法,中压配电网子区域使用改进支路电流法,其利用节点—支路关联矩阵来描绘辐射或弱环结构的配电网络,采用节点、支路分层编号加快矩阵运算速度,利用三相拓扑扩展和矩阵增广实现三相潮流计算,采用Gauss-Seidel 恒定电压幅值迭代补偿方法解决配电网弱环结构。在网格计算环境以上海输配电网为算例进行了计算,算例结果验证了所提算法的有效性。     

电容器组串联用干式半铁心电抗器磁场分布特性的研究

采用场路相结合的方法分析和计算干式半心电抗器的磁场分布规律。首先,利用有限元磁场计算结果求解出干式半心电抗器各并联支路线圈自感及支路线圈间的互感;然后,采用相量法求解出正弦电压激励下各并联支路的电流;最后,采用有限元法建立了干式半心电抗器在电流激励下的轴对称磁场计算模型;分析和计算了铁心对电抗器磁场分布规律的影响,为干式半心电抗器的设计和研制提供了理论依据。     

避雷网年截闪失效次数预测算法

介绍了一种预测避雷网年截闪失效次数的算法.该算 法采用滚球法来建立计算模型,重点强调了雷击的随机性, 并提出了随机滚球法概念.通过网格的受雷面积和雷击距 概率密度函数乘积的积分体现滚球在网格上的连续滚动而 透入网格的过程,从而得出网格截闪失效次数.计算结果 表明.网格年截闪失效次数随网格尺寸的增大而增加,随 网格的设置高度的增大而减少.将计算结果与其他方法给 出的数据进行了对比,得出的结论一致.     

小电流接地系统单相接地故障点探测方法的研究

单相接地故障在小电流接地系统中出现得比较频繁,此时必须尽快地找到接地点,以避免两相对地短路。该文根据故障点前向支路,故障点后向支路以及非故障支路的零序电压,零序电流的特点,分析了分布于这3类支路周围的电场和磁场5次谐波的幅值关系和相位.分析结果表明：故障支路下方的电场强度和磁场强度幅值明显增强;非故障支路和故障支路前向线路下方的磁场强度超前电场强度的棹位约为π／2,而故障支路的后向线路下情况刚好相反。由此提出了利用5次谐波零序电场,磁场探测接地点的新方法。     

多重雷击下氧化锌避雷器的冲击老化特性

多重雷击会导致氧化锌避雷器老化速率加快,使用寿命及电气性能降低,甚至直接造成避雷器破裂损坏。为研究遭受多重雷击后氧化锌避雷器的介电性能及内部微观参量的变化规律,对氧化锌避雷器开展了多重雷击实验与冲击老化特性研究。首先,对氧化锌避雷器进行了双重冲击实验,测量了不同冲击次数下避雷器的直流伏安特性曲线及频域介电谱数据;然后,利用避雷器的电流–温度特性研究了氧化锌晶界的势垒高度与耗尽层宽度随冲击次数变化的规律;最后,通过灰狼优化算法对基于扩展德拜模型(extended Debye model,EDM)的避雷器等效电路中的参数进行了辨识与分析。结果表明:无论是低温区还是高温区,氧化锌晶界的势垒高度均随冲击次数增加而降低,但高温区势垒高度下降速率更快;势垒宽度与冲击次数呈负相关关系,且低场强区的势垒宽度大于高场区的;EDM中的绝缘电阻R₀、几何支路时间常数τ₀和第1条极化支路时间常数τ₁随冲击次数增加而减小,第3条极化支路电容C₃随冲击次数增加而增加。研究成果可为氧化锌避雷器冲击老化的判断提供依据。     

轴向双分裂发电机变压器漏磁场及穿越短路阻抗计算与分析

由于轴向双分裂发电机变压器绕组结构复杂,其短路阻抗较难准确地计算。为此,以1台轴向双分裂发电机变压器为例,建立了漏磁场和等效电路模型,对其进行了3维和2维漏磁场分析。并采用漏磁链法和场路耦合方法进一步计算了不同工况下的穿越短路阻抗以及分裂支路电流分配问题,将计算结果与实验值进行对比分析。结果表明:对于短路阻抗的计算,采用场路耦合的3维有限元法比2维有限元法及漏磁链法更接近实验值,3维有限元法计算误差2%,而漏磁链法最大误差达到了7.2%;与漏磁链法相比,3维有限元法能够更精确地计算变压器的漏磁场以及分裂支路电流分配问题。对分裂变压器短路阻抗的计算研究为分裂变压器的合理设计提供了参考依据。     

用于动物长期实验的大型工频磁场曝露系统

为给环境磁场对人体健康影响的研究提供基础,设计并测试了一种用于动物长期曝露实验的大型工频磁场曝露系统。首先通过分析计算2个方形载流线圈的磁场分布确定了产生特定均匀磁场的电磁参数。据此设计、制造出的4组磁场曝露系统均为一对间距2m、边长5m的正方形线圈。计算和测试表明:制造的线圈内,磁场强度在目标场值±10%范围内的工作区域约为4m×4m的正方形,比使用Helmholtz线圈时的工作区域面积增加56%;采用双线双绕方法制作的对照组和磁场组线圈具有相同的形状和电流,可消除线圈散热和电源噪声等因素对实验的影响;采用无功功率补偿的方法降低了电源的输出电压,可以节约成本。结果表明所设计的工频磁场曝露装置可以用于长期磁场曝露对动物健康影响的实验。     

建筑物雷击电磁环境分析

分析了不同类别防雷建筑在遭遇雷击灾害后的首次和后续雷击磁场强度,根据电子设备所能承受的磁场强度。为建筑内电子设备位置的设置和保护提供了数据支持。对建筑防雷设计有重要意义。     

雷击特高压变电站时电磁骚扰特性的预测

研究特高压变电站保护与控制设备的电磁兼容问题对于确保特高压电网的可靠稳定运行具有重要意义。为此,将矩量法与Fourier变换技术相结合,研究了雷击特高压变电站时保护小室区域的瞬态电、磁场分布,以及在双端接地二次电缆上产生的屏蔽层电流和芯线共模干扰电压。预测计算表明:保护小室区域的最大瞬态磁场强度约为2285A/m,建议在保护小室墙体铺设金属屏蔽网以满足特高压变电站保护与控制设备的脉冲磁场抗扰度5级的要求;由于雷电流作用时间极短,再加上电缆沟内多根电缆和并联铜排的分流作用,不会导致二次电缆的烧毁;二次电缆的芯线共模干扰电压<1kV,低于特高压变电站保护与控制设备的浪涌抗扰度4级的要求。     

直击雷故障类型下雷电流分流系数仿真研究

雷电参数反演研究对采取有效防雷措施具有十分重要的意义。不同雷击故障类型的输电线路雷电流分布情况相差较大,给雷电流幅值反演带来极大困难,有必要对直击雷下的雷电流分布进行研究。以110 k V输电线路典型直击雷故障电流波为研究对象,首先介绍基于微分环的输电线路雷电流在线监测系统监测原理以明确杆塔分流系数相关量;其次,结合某110 k V输电线路实际参数,建立ATP-EMTP电磁暂态仿真模型;最后,分析不同波形及幅值的雷电流源在直击雷故障下的雷电流分布情况以统计分流系数变化规律。ATP-EMTP结果表明,不同波形的雷电流源下绕击闪络分流系数及其随幅值变化的变化规律相近,而不同波形雷电流源下反击的分流系数相差较大,其随幅值变化的变化规律均较为平稳。因此,雷电流参数反演计算时可根据不同直击雷故障类型采用相应的选择方案。     

对防止雷害造成电网事故的思考

随着电网的不断发展,由于雷电造成的电网事故日益增多,对某电业局2004年事故障碍原因统计分析表明,因雷击造成的事故占总比例的55%,因此采取有效措施遏止因雷害造成电网事故显得尤为重要。通过对发生的电网事故的分析,介绍了一些防止雷害的措施:加装线路避雷器,降低杆塔接地电阻,热备用断路器防雷等方面的内容。     

Study of lightning current by remanent magnetization

A study of remanent magnetization is made at the areas of lightning strikes. In the case of triggered lightning (Okushishiku, Hokuriku district), the magnetic direction of the specimens shows a clockwise rotation pattern around the point of lightning strike. At an archaeological site in Miyagi Prefecture, an anticlockwise pattern of the magnetic direction was detected. These results indicate that a stable remanent magnetization is acquired by the strong magnetic field induced surrounding the lightning current, both in negative and positive lightning flashes. Also, a detailed analysis of magnetization clarifies the electric current flow underground caused by the lightning. The study of remanent magnetization will become a useful method to elucidate the path of the lightning current. © 1998 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 123(4): 41–47, 1998     

磁带直接测量雷电流最大陡度的方法与机制

雷电流最大陡度是导致二次设备电磁感应过电压、输电线路反击过电压的关键参数。统计表明，电力系统事故中50%与雷击有关，而在雷击事故中有50%与雷电流最大陡度有关。将两条互相垂直的预录有基准信号的同型号磁带同时置于雷电通道旁，可实现直接测量雷电流最大陡度。文中建立了雷电流产生的磁场对磁带磁化的物理及数学模型，并定义磁力线垂直穿过一条磁带正面为磁带水平放置，垂直穿过磁带侧面为磁带垂直放置。研究表明：水平放置磁带的消磁长度由雷电流产生的磁场强度和在磁带中感应的与其陡度成线性关系的感应电流共同产生；垂直放置磁带的消磁长度仅与雷电流产生的磁场强度有关，而其感应的电流对磁带的消磁长度可忽略不计。故计算两条磁带的消磁长度差可直接测出雷电流最大陡度。经实验验证，该测量方法误差小于5%。     

广西电网架空输电线路雷击跳闸及影响因素分析

针对广西电网输电线路雷击跳闸故障频发的现状,基于雷电定位系统的监测数据,分析总结广西电网2013年1-8月110kV及以上输电线路雷害的原因及特点,并分析线路遭受雷击与雷电流幅值、杆塔所在位置的地形地貌、杆塔接地电阻值等的关联程度.结合广西电网的实际情况,提出应对线路雷害问题的一些措施.     

Process Analysis of Double Circuit Transmission Line Trip-out on the Same Tower Due to Lightning

In recent years,several failures of double circuit transmission line on the same tower due to lightning were happened in Beijing power grid.Although it can be reclosed successful,the lightning strike caused a grave threat to the power grid security.The cause of the accident and the accident process were studied for the sake of further understanding of the impact of lightning on power grid.As an example,110 kV double circuit transmission line(Xilong-line) was analyzed.At first,the system topology was given.Through the analysis on relay protection actions and the fault recorder data,over voltage on the insulator strings was calculated.Based on the analysis and the calculation,accident cause and the process were presented respectively.Secondly,it comes to the conclusion that the lightning failure was caused by counterattack.The wave of the lightning over voltage would spread to the not grounded neutral point of the transformers,and make the neutral protective gap breakdown,then cause freewheeling with the frequency of 50 Hz.As results of the relay protection,the double circuit transmission line all tripped out.Finally,the causes of the accident were proposed that included terrain features,large corner towers,strong thunderstorm weather and poor grounded contact of the tower.     

福建电网OPGW雷击特性初探

简要介绍了国内外电网遭雷击概况和雷击断股现象的初步结论。根据落雷密度,计算出福建电网雷击电荷转移量。以此为依据并通过实验验证,初步得出了福建电网新建工程中500 kV线路OPGW宜选用单丝直径不小于3.2 mm AS线、220 kV线路OPGW宜选用单丝直径不小于3.0 mm AS线的结论。     

500 kV架空线路雷电过电压与冲击接地电阻关系

为考虑雷击架空输电线路后,雷电流在避雷线、杆塔、接地网和土壤中的动态散流过程,建立了输电线路-杆塔-接地网一体化雷电全波电磁暂态模型,计算冲击接地电阻和反击过电压。基于全波电磁暂态模型,从冲击接地的概念出发,将土壤电阻率、雷电流波前时间和幅值对输电线路的影响直接反映在雷电过电压上,对雷电过电压与冲击接地电阻计算公式进行拟合。研究表明：波前时间减小和土壤电阻率增大均会使冲击接地电阻值与雷电过电压增大。不考虑火花效应时的冲击接地电阻值与雷电流幅值无关,雷电过电压随雷电流呈正比例增大。在进行接地网设计时,应考虑能使雷电过电压值下降的接地网射线的有效长度。