改进EGM模型对特高压输电线路的适用性与验证

为了更准确地分析我国特高压输电线路雷电绕击屏蔽性能,基于我国长空气间隙放电试验数据和雷电回击观测数据,建立考虑地形条件的适应于大尺寸输电线路雷电屏蔽性能评估的改进电气几何模型(electric geometry model, EGM)并进行验证,将击距公式修正为rs = 0.13(I 2+ 40I)0.814。改进EGM模型对超、特高压输电线路三相导线的雷电绕击率计算结果与日本实际线路雷击观测数据及我国平原、山区特高压输电线路雷击模拟试验数据具有一致性,验证了改进EGM模型的适用性。采用改进EGM模型评估了杆塔型式、山坡陡度对我国特高压线路绕击跳闸率的影响。计算结果表明,采用SZ322型杆塔的绕击跳闸率高于采用SZT1型杆塔,且特高压线路绕击跳闸率随山坡陡度的增大而增大。EGM模型的修正以及计算方法的优化,对我国特高压输电线路雷电屏蔽性能的设计具有一定的指导意义。     

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。     

考虑地面倾角下±1100kV重要输电通道内邻近线路间雷电屏蔽效应仿真计算

特高压重要输电通道内两线路间距离较近,±1100 kV线路与邻近线路的雷击屏蔽特性与单条线路运行存在很大区别。同时,特高压输电传输距离远、途经地形复杂、±1100 kV线路电压极性产生影响等,均会对雷电屏蔽效应产生影响。基于电气几何模型基本原理,建立存在地面倾角下考虑邻近并行线路间雷电屏蔽效应的电气几何模型,研究地面倾角、邻近线路距离以及±1100 kV电压极性因素对±1100 kV线路雷电屏蔽特性的影响,仿真计算各种因素影响下各相导线绕击次数,并利用雷电屏蔽因子来定量描述邻近线路的雷电屏蔽效应。仿真结果表明,相同情况下,地面倾角增大时,输电线路绕击次数增加明显;邻近线路距离越近,雷电屏蔽效应越强。综合分析表明,在地面倾斜角大于15°时,推荐负极性导线位于±1100 kV下坡极,邻近线路布置在±1100 kV下坡方位,并尽量减少两线路间距离,±1100 kV线路绕击概率明显降低,对重要输电通道的线路防雷具有指导意义。     

雷电先导分形特性及其在特高压线路耐雷性能分析中的应用

从对雷云放电过程的观测以及研究可知,雷电放电通道的发展具有确定性及随机性的特点。如何描述这两种特性在雷电先导发展过程中所起的作用以及规律,是输电线路分形先导发展屏蔽模型中需要解决的关键问题之一。为此,应用分形理论对放电通道进行了描述,同时建立了基于分形特性的雷电屏蔽模型,将该模型应用到我国第1条特高压直流输电线路—云广±800 kV特高压直流输电线路的雷电屏蔽性能的分析中。运用盒维数法对雷电模拟路径的分形维数进行计算,研究了分形参数η值对雷电发展路径的分形维数的影响,通过与实际雷电先导路径的分形维数相比较,确定了模型中分形参数η值。在该模型的基础上提出了采用输电线路空间绕击概率曲线对输电线路的雷电屏蔽性能进行分析。结果表明:这种分析方法可以有效地反映出空间分布对输电线路雷击的影响,能够更准确地、全面地对雷击导线事故进行分析。采用基于分形先导发展模型的绕击耐雷性能评估方法,对不同线路参数下特高压直流输电线路的绕击耐雷性能进行了评估,为超特高压输电线路的防雷设计提供依据。     

特高压输电线路杆塔雷电流分布的仿真

为了更深入掌握雷击特高压(UHV)输电线路杆塔时雷电流分布的特性,对特高压输电线路杆塔雷电流分布进行了仿真。首先建立了简化的2层杆塔模型,使用矩量法(MOM)进行了雷电流分布计算并通过了实体模型的试验验证。然后在此基础上,根据实际参数建立了特高压输电线路猫头塔的仿真模型,分别就4种雷电流波形和3种不同雷击位置情况下杆塔内的雷电流分布进行了仿真计算。结果表明:雷电流波形越平缓,通过避雷线流向其他杆塔的电流就越多,反之亦然;波前时间的上升导致斜撑流过的电流比例增大;雷击点的改变对雷击点附近的电流分布影响极大并将改变部分导体内电流的方向,但随着导体与雷击点间距离的增加,导体上通过的雷电流受雷击点位置的影响减小,且雷电流分布随着该距离的增加而趋于均匀;杆塔内不同部分的雷电流峰值时间不同,将其幅值直接求和得到的结果大于注入的雷电流总幅值。该研究工作加深了对雷击特高压输电线路杆塔时雷电流分布特性的认识,也为雷电流监测装置的安装提供了参考。     

云广特高压直流输电线路雷电屏蔽性能研究

为评估、计算输电线路雷电屏蔽性能即绕击性能,基于长空气间隙放电理论建立了特高压直流输电线路雷电屏蔽的先导发展模型,并用该模型计算了拟建立的云广±800 kV直流特高压输电线路雷电屏蔽性能。计算结果表明:随着地面倾角、保护角的增加,线路屏蔽失效率明显增加,特高压直流输电线路最好采用负保护角运行。     

一种计算输电线路上行连接先导速度的新方法

输电线路雷电屏蔽性能的科学评估对线路防雷设计和施工建设具有重要参考价值。由于输电线路上行连接先导的发展对雷击线路过程影响较大,上行连接先导成为分析线路雷电屏蔽性能的关键因素之一,合理地描述上行连接先导发展速度有利于提高输电线路雷电屏蔽性能评估的准确性。本文基于先导放电理论,推导了计算单位长度流注转化为先导所需电荷量的计算公式,并结合人工引雷试验数据,提出了一种求解上行连接先导速度的计算模型。采用该速度模型对自然雷击高塔上行连接先导过程的模拟结果与观测结果较为一致,验证了该模型的有效性。另外,将提出的速度模型与以往先导速度模型对雷击水平导线的仿真结果进行了比较,得到的上行连接先导长度介于其他学者模型的仿真结果之间。     

一种计算输电线路上行连接先导速度的新方法（英文）

输电线路雷电屏蔽性能的科学评估对线路防雷设计和施工建设具有重要参考价值。由于输电线路上行连接先导的发展对雷击线路过程影响较大,上行连接先导成为分析线路雷电屏蔽性能的关键因素之一,合理地描述上行连接先导发展速度有利于提高输电线路雷电屏蔽性能评估的准确性。本文基于先导放电理论,推导了计算单位长度流注转化为先导所需电荷量的计算公式,并结合人工引雷试验数据,提出了一种求解上行连接先导速度的计算模型。采用该速度模型对自然雷击高塔上行连接先导过程的模拟结果与观测结果较为一致,验证了该模型的有效性。另外,将提出的速度模型与以往先导速度模型对雷击水平导线的仿真结果进行了比较,得到的上行连接先导长度介于其他学者模型的仿真结果之间。     

云广±800 kV特高压直流输电线路耐雷性能研究

国内外运行经验表明,雷击是造成输电线路跳闸的主要原因。基于杆塔的多波阻抗模型和基于先导发展的雷电屏蔽模型,分析了云广±800 kV特高压直流输电线路的反击、绕击耐雷性能及其影响因素。结果表明：随着杆塔高度的降低,冲击接地电阻的减小,线路反击性能增强;随着保护角的减小,地面倾角的减小,海拔的降低,线路雷电屏蔽性能增强;引起特高压输电线路雷击故障的主要因素是雷电绕击,建议特高压输电线路采用负保护角运行。     

1000kV交流特高压输电线路的防雷保护

利用研究输电线路雷电性能的自编程序LLPP,对UHV输电线路的雷电性能进行研究。介绍了对UHV输电线路避雷线屏蔽性能的研究结果和改进建议,并对UHV输电线路雷电反击耐雷性能进行计算。交流特高压输电线路的运行经验表明:特高压输电线路仍有相当的雷击闪络跳闸,初步分析是因避雷线屏蔽失效而致;杆塔较高和导线上工作电压幅值大,可能是较重要的因素。在工程设计中,对耐张塔和转角塔也要专门研究,使其具有较少的保护角。对于山区,因地形影响(山坡、峡谷),避雷线的保护可能要取负保护角,这些有待于进一步研究,从而保证我国特高压输电线路具有较好的雷电性能。交流特高压输电线路杆塔上较高的绝缘强度,使其具有良好的承受雷电反击的能力。     

特高压线路的避雷线保护范围设计

目前,在特高压线路的避雷线保护范围设计中,仍采用传统的不考虑特高压导线电压影响的方法,可能使特高压线路避雷线的实际保护范围满足不了高可靠性防雷设计的要求。为了解决这一问题,在特高压线路的避雷线保护范围设计中,考虑特高压导线电压的影响,提出以特高压导线的最小对地空气间隙距离为半径,构成特高压导线的等效绝缘截面,并设计该等效绝缘截面位于避雷线的保护范围之内。计算结果表明,若不考虑特高压导线电压的影响,特高压线路的避雷线保护范围将存在严重的安全隐患。     

超(特)高压输电线路耐雷性能计算方法综述

针对超(特)高压输电线路的反击耐雷性能、绕击耐雷性能特点,比较分析了采用规程法、行波法、蒙特卡洛法、故障树法、电磁暂态程序(electro-magnetic transient program,EMTP)法来计算反击耐雷水平的具体过程、优缺点,以及采用规程法、电气几何模型法、改进电气几何模型法、输电线路雷电绕击的先导发展模型法、输电线路绕击概率模型法来计算绕击耐雷水平的具体过程、优缺点,并提出今后超(特)高压输电线路耐雷性能的研究工作应放在雷击线路的传播过程和机理上,寻找更合理的计算模型和方法。     

耐200C雷击不断股的OPGW结构设计及试验验证

结合南方电网公司已建500 kV线路及国家电网公司向家坝-上海±800 kV特高压直流、1 000 kV晋东南-南阳-荆门特高压交流、1 000 kV皖电东送淮南至上海特高压交流等线路对OPGW 200 C雷击不断股的要求,通过优化OPGW结构设计及200 C雷击试验验证,找到满足200 C雷击不断股的典型OPGW结构设计,为今后南方电网公司、国家电网公司新建的500 kV线路、特高压线路OPGW的结构设计提供参考。     

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。     

大跨越特高杆塔线路防雷设计中EGM的应用

为确保大跨越特高杆塔的耐雷可靠性,在经典电气几何模型(EGM)的基础上,利用击距理论计算了线路等效受雷宽度,并利用改进的电气几何模型计算了大跨越特高杆塔线路的绕击跳闸率。计算中分析击距公式、击距系数、雷电先导入射角对线路受雷宽度和绕击跳闸率影响的结果表明,在大跨越特高杆塔线路的情况下,利用击距法计算的受雷宽度远远小于规程法所得结果,击距系数越大,线路受雷宽度越小,EGM法计算所得绕击跳闸率相应越小。计算结果可为设计线路部门提供依据。     

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。     

220kV同塔双回线路雷击同跳原因的分析

雷击导致同塔双回线路同时跳闸,会对电力系统稳定运行造成较大的冲击。结合220 kV商瞬2Q98线、商岙2Q99线同塔双回线路同时雷击跳闸停运的情况,根据雷电定位系统的雷击跳闸查询结果和有关计算结果,分析了该同塔双回线路同时雷击跳闸的原因,提出了防止220 kV同塔双回输电线路同时雷击跳闸的综合防雷措施。     

多导体配电线路感应雷过电压分析

为分析多导体架空线负载感应雷过电压及架空地线屏蔽特性,利用傅里叶变换计算雷电流的频谱分布,根据求多导体传输线负载响应的BLT方程,在频域内求其外电磁场激励下的电报方程,计算多导体配电线路感应雷过电压的频域响应,再根据傅里叶反变换求得负载端的暂态响应。配电线路感应雷过电压特性及架空地线屏蔽作用的分析结果表明,线路垂直排列时,感应雷在负载端引起的差模干扰较大,大地电导率越小架空地线的屏蔽作用越好。     

变电站快速暂态过电压的分析

应用电磁暂态计算程序(the alternative transient program-electormagnetic transient program,ATP/EMTP),将雷电模型、变电站各元件的计算模型和进线段相结合来研究雷电侵入波对变电站和杆塔的影响.为此介绍了雷电模型和变电站各元件的计算模型,并通过计算雷...