对我国500kV线路防雷的新思考

雷电定向定位仪测量的雷击跳闸时的雷电流幅值分布为500kV线路防雷提供了宝贵的运行经验,它表明绕击是造成500kV线路雷击跳闸的主要原因,而不是传统观念中的反击。而地面倾斜角对绕击率又有较大的影响。在研究防雷措施时要适当地修正思维方式,要特别重视防止绕击跳闸。我国现有规程推荐的雷击跳闸率计算方法存在有待改进的地方。     

雷击电力调度大楼微波塔时天馈线过电压计算

针对雷击电力调度大楼微波塔时天馈线冲击感应过电压可能危及微波接收设备的问题,仿真计算研究了天馈线屏蔽层的雷电分流系数、天馈线感应过电压水平及影响因素。结果表明:天馈线感应过电压随大楼接地电阻减小而降低,随天馈线长度增长而稍有降低,与雷击注入的雷电流大小成正比而分流系数不变;天馈线设备端装备的保护器应尽量靠近被保护设备安装,其动作延时越短越好。     

基于雷电流测量的线路雷击类型判断方法

为了在雷害发生后正确区分雷击跳闸的类型,以采取针对性的防雷措施,仿真研究了雷击后避雷线至杆塔支路以及三相绝缘子串上流过的电流,总结出基于电流测量判断线路雷击类型的方法：避雷线至杆塔支路的电流比绝缘子串支路电流大得多时发生了反击闪络;绝缘子串支路电流比避雷线至杆塔支路电流大时发生了绕击闪络。这一判据具有普遍适用性。     

架空输电线路雷电过电压识别

准确辨识架空输电线路雷电过电压类型对改进防雷设计具有十分重要的意义。为此,分析了感应、反击、绕击3种雷电过电压的发生机理,对输电线路雷电流行波波形特点的研究表明感应雷电过电压三相电流行波相似程度大,反击雷电过电压发生时,闪络相在绝缘子未击穿时,由于避雷线等的分流、耦合作用,存在空间电磁耦合电流,而绕击过电压闪络相不存在空间电磁耦合电流。提出了以输电线路雷电流行波三相电流波形最小相似度、上升时间比作为上述3种雷电过电压识别判据。还分析了上述特征参量在工程应用中可能受到的干扰因素及解决方法。大量EMTP仿真表明所提取的特征量有效可行。     

对特高压直流线路绕击屏蔽的一种新观点

随着极线工作电压的提高,以单侧地线、极线及雷先导作为雷屏蔽研究模型已满足不了工程实际的需要。因此,以模拟电荷法为基础,将雷电先导、两侧地线、极线作为整体研究对象,考虑极线工作电压及极线分裂数,计算雷先导垂直下行过程中各导线表面场强变化,并运用Peek判据确定各导线对应的雷先导一级定位高度,合理解释特高压直流线路中存在的正极线绕击概率大的问题,提出了新的绕击屏蔽观点:特高压直流架空线路中仅负极线侧避雷线和正极线产生上行先导竞争拦截雷下行先导,正极线侧的避雷线屏蔽功能被削弱,未起到完全保护正极线的作用。     

调度自动化系统浪涌保护器的正确配置

电力设备遭受雷击是无法避免的。为降低雷击产生的过电压和过电流．以保护各类电子设备．阐述了如何为调度自动化系统规划雷电防护分区和确定雷电防护等级．以及如何将被保护设备分类．从而配置合适的浪涌保护器的具体方法。最后指出．只有采用综合防治．才能将雷害减少到最低限度。     

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。     

架空线路防绕击避雷针实用化技术

为了探讨输电线路防雷新技术、新方法,降低雷击电跳闸率,结合国内外输电线路及特高压的运行经验,着重分析了引起高压输电线路故障跳闸的主要原因—雷电绕击问题,并在输电线路防雷经典理论的基础上,利用电气几何模型和雷电先导理论的最新成果,研究了架空线路防绕击避雷针实用化技术。研究表明,在架空地线上合理装设防绕击避雷针,可有效地增强其屏蔽性能和引雷作用,将可能遭受的绕击控制转化为反击,大幅度降低雷击故障跳闸率。实际运行的情况和初步取得的效果为输电线路防雷治理及特高压电网建设积累了经验。     

减小避雷线中电能损耗方法的研究

为减小系统正常运行时避雷线中出现的感应电流及其电能损耗,提出了利用复合阻抗隔离避雷线与杆塔(地)的方法,EMTP程序对该方法数字仿真的结果证明了它的可行性和有效性,但系统序阻抗也会随之改变,故有必要调整系统保护的整定,以满足系统对保护的要求。     

输电线路雷击闪络电流传感器的研制

雷电参数测量是高压输电线路防雷设计的基础和实现电网主动性防雷技术的前提。介绍了一种雷击闪络电流传感器的研制过程,及其解决的主要问题,给出了研究成果。根据110 kV同杆双回线路反击和绕击时闪络电流的频谱确定了传感器的测量频带,并根据光纤传输系统发光管和接收管特性确定了光学电路的参数。在实验室通过冲击大电流试验,研究了传感器及测量系统的准确性、稳定性和线性度。试验结果表明,该测量系统能够准确反映各种波形的冲击电流的幅值,并且具有很好的稳定性和线性度。     

<<控制电缆耐受过电压特性试验>>

对几种典型控制电缆在工频、直流及雷电冲击过电压下的耐压特性进行了试验研究,结果表明：电缆末端沿面闪络电压随沿面距离的增大呈饱和趋势;电缆头部处理的好坏,对整个电缆的耐压水平有较大影响;屏蔽层对芯线的绝缘水平是控制电缆绝缘中最薄弱环节,在30s以内可耐受工频交流18kV以上,正极性直流45kV以上,负极性雷电冲击40kV以上。工程中应控制地网的允许地电位升高在其耐受范围之内。     

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。     

特高压输电线路雷击闪络电流的测量

为测量雷电参数,提出一输电线路杆塔的雷电流实测系统即在绝缘子串杆塔侧金具上钳套罗果夫斯基型电流传感器,测量雷击时的闪络电流,进而算出雷电流幅值;以110kV同杆双回线路为例,分析了反击和绕击时闪络电流的频谱,从而确定了传感器的测量频带。实验室中冲击大电流试验研究传感器及测量系统准确性、稳定性和线性度的试验表明:该测量系统能准确反映各种波形的冲击电流幅值,且稳定性和线性度很好。     

A damage mechanism: lightning-initiated fault-current arcs tocommunication cables buried beneath overhead electric power lines

A lightning strike to an energised overhead conductor of an electric power line is dangerous; the lightning impulse will establish a conductive path across the power-line insulator, down the pole, and through the soil to any buried utility line. In a significant number of cases, this conductive path will allow the establishment of a large, long-duration power fault current from the lightning-struck power conductor to the buried utility line. This power arc will terminate on the grounded pipe or cable shield, causing rupture and failure. The existence of this damage mechanism was confirmed in the laboratory with a full-scale mock-up of a utility right-of-way. The phenomenon of lightning-triggered arc establishment through soil was then examined more closely with a high-resolution apparatus in which most parameters could be tightly controlled. Artificial lightning impulses from 0.3 to 2.8 MV and 60-Hz power-line voltages from 6.24 to 15.71 kV were used. Soil condition, electrode spacing, power-line voltage, lightning impulse voltage, and geometry were found to govern the probability of a lightning-initiated fault current arc through the soil in a predictable manner. For soil of 500 000-Ω·cm resistivity, the distance between a simulated power system lightning ground and a buried cable at which a fault current arc is not initiated was found to be about 40 cm. This safe distance was proportional to the geometric mean of the power-line voltage and the peak lightning impulse voltage     

变电站屏蔽电缆端口的雷电感应电压计算方法

变电站内屏蔽电缆容易受到雷电干扰,严重时会造成端接设备损坏,有必要开展电缆端口的雷电感应电压计算研究。基于电磁骚扰的耦合路径分析,提出了依次求解电缆屏蔽层响应和电缆内部响应的耦合分析步骤。对于电缆屏蔽层响应,指出了基于地电位差的传导耦合分析方法和基于空间磁场的感应耦合方法的不足,提出了基于电磁散射理论的更一般的分析方法;对于电缆端口响应,提出了基于转移阻抗和转移导纳的分布激励源的传输线计算方法。通过典型算例,计算了屏蔽电缆单端接地和双端接地时端口雷电感应电压,计算结果表明电缆屏蔽双端接地比单端接地具有更好地雷电屏蔽效果。     

区域海拔高度对云地闪电参数分布的影响

为进一步研究雷电参数随海拔高度的分布特征,为雷电防护工程设计和雷击风险评估提供参考,根据湖北省雷电定位系统(lightning location system, LLS)2007年1月至2017年12月监测资料,采用数理统计方法,对不同海拔高度的频次、极性、雷电流幅值和波前陡度等参数进行了统计分析。结果表明:负地闪和总地闪频次随海拔高度增加呈线性减少,海拔2 700 m的地闪频次约是300 m处的1/3,正地闪频次随海拔高度变化大致呈"V"字形,海拔800 m处相对最少。海拔在800～2 700 m时,正地闪比例随海拔高度增加而明显增加,2 700 m处的正地闪比例约是800 m处的3.7倍。负地闪和总地闪中值雷电流幅值随海拔高度变化大致呈"V"字形,海拔1 500 m时,负地闪和总地闪中值雷电流幅值相对最小。海拔1 200～1 700 m的高山,负地闪和总地闪≤20 kA的小雷电流幅值比例较高,是海拔200 m处的2倍以上;海拔1 500 m以上的高山地区,大于100 kA大雷电流幅值平均比例大于低山丘陵和平原地区。正地闪、负地闪和总地闪平均雷电流波前陡度随高度增加呈自然对数减少。上...     

医院建筑防雷设计探讨

结合医院建筑的特点,对医院建筑的防雷等级划分、屏蔽、不同的医疗场所的配电系统、等电位与接地等几个方面进行了讨论。提出了医院建筑防雷设计类别应在一般建筑设计类别的基础上考虑医院属于人员密集型公共建筑这一特点;重要的医疗场所其设备应尽量放置在高屏蔽空间;对不同类别医疗场所,在配电系统、接地、等电位方面应作相应的处理。     

Failure mechanisms of shielded power cable related to high groundshield resistance and/or insulation of neutral wires from the groundshield

A number of conditions can cause separation of the neutral wires from the semiconducting ground shield or cause a large increase in the resistivity of the ground shield. Such conditions can lead to (i) the ground shield becoming effectively floating or (ii) the ground shield acting as a dielectric rather than conductor. In either case, this can lead to partial discharge under normal operating voltage and/or lightning surge-induced flashover between the neutral wires and ground shield, conditions which can cause cable failure. The theoretical context of these conditions is examined, after which a concrete example which has resulted in field failures is provided     

Measurement of lightning-induced arrester ground current in a power distribution system — Results/lessons of field study

A pole-mounted solid-state recorder (devoid of moving parts other than a mechanical event counter) to measure the instantaneous current in the ground lead of a distribution line arrester caused by direct/indirect lightning strikes has been developed by the Jet Propulsion Laboratory for the United States Department of Energy (DOE). The paper describes the role of the lightning transient surge recorder (LTSR) in the DOE lightning research program, its design and operational characteristics, and finally the retrieval and subsequent processing of lightning data from field locations in Florida during the summer 1978 thunderstorm season.     

基于单计数器控制采集存储的虚拟示波器的设计

本文开发虚拟数字存储示波器按照数字示波器原理设计信号调理电路和逻辑控制电路等硬件电路,并改进了数字示波器运用前置计数器和后置计数器控制触发点前后的采集样点数的方案,运用一个计数器实现了触发点前后的采集样点数的控制。虚拟数字存储示波器操作的界面,功能选择,参数测量和显示等功能运用虚拟仪器原理开发。开发的SJ-8002B虚拟数字示波器虚实结合,充分体现数字示波器的性能优势,很好地利用计算机的处理能力,运行稳定,节约资源,有利于研制和生产深度存储的数字示波器。