基于地理信息的配电网感应雷闪络风险评估

感应雷过电压是10 kV配电网跳闸和停运的主要原因.为评估其风险,首先,建立了感应雷过电压的电磁暂态仿真模型,分析了雷击距离、雷电流幅值、土壤电阻率对过电压幅值的影响,据此提出了一种感应雷过电压幅值简化计算方法;然后,根据输配电线路杆塔坐标、土壤电阻率和雷电流幅值概率密度,建立配电网杆塔闪络概率计算模型;最后,结合地闪...     

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。     

基于PSCAD的配电线路耐雷水平建模研究

基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC研究了不同杆塔模型、绝缘子闪络判据模型、雷电流模型对配电线路直击雷和雷电感应过电压耐雷水平的影响,并最终建立了精确的配电线路雷电过电压仿真分析模型。     

10kV架空配电线路避雷器感应雷保护特性分析

笔者首先根据电磁场理论分析雷击大地时在导线上产生的感应过电压分布情况。其次,通过引入击距的概念计算各种雷电流幅值在导线上产生的感应雷过电压最大值,并得出造成感应雷过电压的最小雷电流幅值。结合以上两者分析,提出在绝缘子串发生闪络之前,附近避雷器率先动作以达到防止绝缘闪络的目的,因此根据感应雷过电压分布情况和避雷器动作条件求取避雷器的感应雷过电压保护范围,得出避雷器感应雷保护范围与雷电流幅值存在正相关性的结论。最后,根据计算实例和实际情况得出不同避雷器安装密度对感应雷和直击雷的防护效果,为电力部门对10 kV配电线路避雷器的配置提供依据。     

输电线路雷电绕击过电压仿真分析研究

为了分析研究影响输电线路绕击雷电过电压的因素,在查阅大量文献的基础上,通过对不同雷电流波形的对比研究,结合杆塔、线路、绝缘子实际情况,利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了2.6/50μs的雷电流双指数模型、杆塔单一波阻抗模型、线路Frequency Dependent(Phase)模型、绝缘子闪络判据模型。在所建模型的基础上,利用PSCAD/EMTDC软件仿真分析了雷电流波形和幅值在绕击情况下的雷电过电压暂态特征,以及对雷电过电压和耐雷水平的影响。仿真结果表明雷电流波形和幅值对绕击过电压和耐雷水平有较大影响,可为日后的防雷工作提供理论依据及重要参考。     

110 kV绝缘杆塔输电线路雷电侵入波过电压研究

为充分发挥复合材料杆塔效能,研究取消架空地线和接地引下线,形成全绝缘杆塔;考虑绝缘杆塔失去原有泄流路径,雷电过电压沿导线传播可能危害到变电站设备,在进线段采用铁塔以增加雷电侵入波的泄流。通过ATPEMTP仿真计算110kV复合材料绝缘杆塔和进线段铁塔的耐雷水平,研究雷电侵入波对进线段铁塔及变电站设备的影响和在铁塔安装避雷器的必要性。结果表明:不安装避雷器时,110kV绝缘杆塔线路段由幅值9kA的雷电流造成的过电压可导致进线段铁塔闪络,传播至变电站的过电压幅值约800kV;在进线段两端铁塔三相安装线路避雷器,可有效抑制雷电侵入波过电压,进线段铁塔可耐受40~45kA雷电流侵入波过电压,同时110kV变电站内过电压低于300kV,满足规程要求。     

城区配电线路感应雷过电压的防护措施研究

以城区10 kV配电线路为研究对象,建立雷电回击过程中配电线路感应雷过电压的数值计算模型,对配电线路感应雷过电压分布特性进行仿真计算,分析了并联保护间隙和避雷器对配电线路感应雷过电压的限制效果,并对比了5种不同安装密度下并联保护间隙和避雷器的感应雷过电压限制效果。仿真计算结果表明,采用并联保护间隙和避雷器均能降低10 kV配电线路的感应雷过电压;距离落雷位置最近的杆塔上装设保护间隙或避雷器,可有效降低配电线路上的感应雷过电压幅值;距离落雷位置最近的杆塔上未装设保护间隙或避雷器,配电线路感应雷过电压的降低效果不明显。     

南川地区10kV配网线路防雷分析

中国10 kV配电线路绝缘水平低,雷击引起的跳闸事故在配网故障中占据较大比例。根据实际雷电活动特征,分析线路跳闸原因、评估线路防护状况,从而有针对性地指导雷电防护。依托雷电定位系统(LLS)对重庆南川地区1999-2009年间雷电参数进行收集,拟合正负极性雷电流幅值的概率分布公式来分析不同情况下输电线路雷击闪络率。结果表明:该地区地面落雷密度达到0.077 7次/(km2.d),负极性雷占据94.84%,线路直击雷和感应雷的总闪络率均接近基于负极性雷的计算值,但不同极性雷电流的闪络率因各自雷电流幅值概率函数不同而差别较大,线路防雷计算和评估应充分考虑不同极性雷电流的影响。     

10kV配电线路综合防雷保护研究

为研究低幅值雷电流和感应雷导致配电线路绝缘发生的闪络,以浙江省诸暨地区某10 kV配电线路为例,分析配电线路雷击跳闸率居高不下的原因和配电线路雷电过电压的产生机理,并通过场线耦合模型,运用数值计算的方法对配电线路的雷电感应过电压进行了计算,最后结合配电线路的实际运行情况,提出了配电线路的综合防雷措施。     

10 kV配电线路避雷器优化布置研究

雷击跳闸是10 kV配电线路运行维护面临的主要问题之一。文中在Agrawal模型的基础上,在ATP/EMPT建立了计及导线耦合效应的10 kV三相导线雷电感应过电压模块。研究了雷击距离线路50 m情况下的感应雷跳闸概率,结果发现:跳闸所需最小雷电流幅值均随绝缘子50%闪络电压的增大而呈线性增加;分支处更易发生绝缘闪络。研究了避雷器布置方式,结果发现:相同安装密度下,三相避雷器分散安装比集中安装的效果更好;对于分支杆塔,宜在最近干线或支线杆塔上安装避雷器。     

基于ATP-EMTP对配电网雷击过电压的仿真研究

阐述了雷电流模型、配电网各元件计算模型、绝缘子串闪络机理,采用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP 建立仿真计算模型,比较分析杆塔冲击接地电阻对线路耐雷水平的影响,以及线路避雷器不同安装方案对线路耐雷水平的改善效果。仿真计算结果表明：雷击过电压容易导致绝缘子闪络,通过安装线路避雷器、降低杆塔接地电阻有效地提高了10 kV配电线路耐雷水平,改善了线路耐受过电压的能力。     

不同配网支线拓扑结构下电能采集终端雷电感应过电压防护分析

配电网面临较为严重雷电感应过电压威胁,需要分析不同支线拓扑结构下电能表等采集终端设备的过电压防护。利用EMTP软件搭建配网模型,通过model模块编程计算不同支线拓扑结构下电能表雷电感应过电压,讨论终端过电压幅值统计特性,分析土壤电阻率、220 V线路长度等因素的影响,最后讨论入户处安装SPD对电能表感应过电压的抑制效果及其受接地电阻的影响。研究结果表明:电能表感应过电压随着距雷击点距离的增加而降低;不同拓扑结构下,同一节点分支数量越多,邻近电能表过电压越低,但过电压波形震荡越剧烈。相同条件下,电能表受雷电感应过电压威胁程度从高到低依次为链形结构、H形结构和星形结构。电能表终端过电压出现高幅值的概率随着土壤电阻率和220 V架空线长度的增加而增大。入户处安装SPD后,电能表感应过电压能够得到有效抑制,但为了更有效防护内部芯片等敏感设备,需要尽可能维持较低的SPD接地电阻。     

10 kV配电变压器雷电过电压及其防治方法研究

10 kV台区配电变压器是配电网最重要的设备之一,但在多雷区时常发生雷击损坏故障。根据台区典型设计和现场勘查结果,建立了雷电直击导线和雷电感应下的电磁暂态仿真模型,分析了配电变压器高压侧绝缘的雷电过电压,结果如下:雷电直击导线后,变压器绝缘承受的电压为避雷器残压和接地引下线电压之和,过电压幅值极易超过标准雷电耐受电压75 kV;雷电感应的能量较小,过电压幅值超过标准雷电耐受电压的概率非常小。同时,研究了加装避雷线对雷电直击过电压的防治效果,发现避雷线可大幅降低过电压幅值,若在此基础上缩短避雷器横担至变压器支架的电气距离,可大大降低变压器损坏概率。     

大港油田110/35kV同杆四回线路的防雷保护设计

为了加强油田线路的防雷保护,采用电磁暂态计算程序（ATP-EMTP）对大港油田输配电线路进行仿真分析计算,建立110/35 kV同杆四回输电线路模型,对实际运行的接地网进行冲击接地电阻计算,进而分析避雷器不同配置方式对耐雷水平的影响;分析感应过电压的发展过程,采用Heidler雷电流模型、Agrawal场线耦合模型对配电线路感应过电压进行数值计算,对其特性进行分析,针对实际运行情况给出了合理的避雷器推荐安装密度.     

同塔双回直流输电线路的感应电压仿真研究

随着对输电能力需求的扩大,同塔双回输电技术不仅在交流输电领域应用广泛,而且在直流输电领域也逐渐得到了应用。针对同塔双回直流输电线路之间电磁耦合带来的感应电压问题,采用雷电流仿真模型、杆塔多波阻抗模型和绝缘子先导闪络模型。并建立雷电绕击故障计算模型和接地故障计算模型,对不同运行电压、导线排列方式、土壤电阻率以及排列间距等对同塔双回直流输电线路感应电压的影响进行分析,以溪洛渡直流工程为参考．研究在不同运行方式、输送功率以及加装线路避雷器情况下,同塔双回线路间的电磁耦合特性。在对溪洛渡工程实例采用ATP—EMTP进行仿真的基础上,分别对雷电绕击和接地故障2种情形下的感应电压进行计算。比较并得出了影响线路间感应电压的主要因素。     

220kV同塔四回输电线路反击耐雷性能影响因素

采用ATP-EMTP软件建立仿真模型,对220 kV同塔四回输电线路反击耐雷性能进行了仿真计算和分析。分析了雷击杆塔塔顶时,杆塔塔身及各横担不同部位电位分布,并讨论了杆塔高度、杆塔冲击接地电阻、土壤电阻率、绝缘水平等因素对线路反击耐雷性能的影响。结果表明：低土壤电阻率地区杆塔接地电阻对线路反击耐雷性能影响不明显,高土壤电阻率地区降低杆塔接地电阻能够提高线路耐雷水平;需要根据实际条件尽可能地降低杆塔高度;线路各层导线可以采取不同的绝缘水平。     

计算特高杆塔雷击响应的感应电荷准静法

雷击杆塔引起的过电压是导致输电线路事故的原因之一 ,需要尽量准确估计 ,而特高杆塔系统上传播的雷电波是球面波 ,为避免建立等效电路的困难建立了雷击杆塔、地线、导线系统响应分析的数学模型 ,提出了感应电荷准静法 ,用电磁场理论确定绝缘子串两端电压。分析对位参考点和分流问题后提出了新计算分流系数法。研究发现杆塔电位包括可变的抵消分量和雷电单极电荷引起的恒定分量两部分。感应电荷准静法计算杆塔模型的冲击响应与NEC 2的计算结果基本一致。     

500kV AIS变电站雷电侵入波计算

以具体一500kV敞开式变电站为例,根据雷电的产生机理,给出了相应的外过电压计算模型,基于贝杰龙法建立起线路和变电站内各个设备的等值模型。采用电磁暂态计算程序（ATP-EMTP）对500kV变电站站外输电线路的外过电压进行计算建模,结合FORTRAN自编程序对站内设备中的过电压进行计算,并分析各影响因素的影响效果。相比以往的模型,创新提出了利用多波阻抗模型模拟输电线路杆塔,利用新藤先导模型来模拟绝缘子串的闪络。