大尺寸特高压输电线路雷电屏蔽性能模拟试验影响因素

输电线路雷电屏蔽性能模拟试验研究是线路雷电防护研究的重要手段。根据实际观测的雷电梯级先导停滞时间,确定采用负极性20/2 500?s和负极性80/2 500?s两种操作冲击电压波形模拟雷电最后一击的放电过程,针对1 000 kV特高压线路SZ322型杆塔开展了模型比例为1:12.5的大尺寸雷电屏蔽性能模拟试验。试验结果表明:导线接地方式明显影响导线的放电被击概率;正极性偏置电压将增大导线的放电被击概率,负极性偏置电压将减小导线的放电被击概率;波头时间对放电路径影响不明显;导线被击概率随着线路保护角的增大而增大。所得结果为后续特高压线路雷电屏蔽性能试验的开展提供参考借鉴。     

模型比例对架空输电线路雷电屏蔽模拟试验的影响

为了研究模型比例对输电线路雷电屏蔽模拟试验的影响,采用操作冲击电压,分别对按1:80、1:40和1:25比例缩小的平原500kV典型线路模型进行了放电试验。根据试验数据,绘制出了空间落雷点的绕击率分布图,并采用面积法计算了3种情况下的绕击率,分别与采用规程法、电气几何模型(electrogeometric model,EGM)法、改进EGM法的计算结果进行了对比。结果表明:空间落雷点绕击的概率分布图与采用EGM法计算得到的绕击空间分布规律基本一致;采用高速摄影可以观测到当主放电击中避雷线(导线)时,避雷线(导线)上竞争失利的残余迎面流注。采用操作冲击电压进行了雷电屏蔽模拟试验,所得到的各比例模型下线路的总绕击率相差甚远,放电分散性明显;模型尺寸对试验结果的影响较大。     

平原地区500 kV输电线路雷电屏蔽性能的模型试验研究

雷害是输电线路故障的主要原因,在我国南方多雷地区,超高压输电线路频繁发生雷电屏蔽失效引起的跳闸,有必要更深入地研究超高压输电线路的雷电屏蔽性能。采用1:40线路模型,通过大量的冲击放电试验,研究了500kV输电线路的雷电屏蔽性能,得到了500kV输电线路绕击概率的空间分布规律,近似为抛物线,并分析了影响绕击的各种因素,如保护角、导线电压、导线对地电阻、非垂直落雷等。试验研究结果对提高500kV输电线路的雷电屏蔽性能有一定的借鉴意义。     

±1100kV输电线路雷电屏蔽特性的模型试验及观测EI北大核心CSCD

雷害是输电线路故障的主要原因之一,而当前±1100 kV特高压直流输电线路雷电屏蔽系统的设计主要借鉴较低电压等级输电线路的运行经验,因此有必要开展模型试验为对±1100 kV直流输电线路的雷电屏蔽性能进行研究。首先针对铁塔表面发生电晕时的电场强度幅值和变化率确定了采用负极性250/2500μs操作冲击电压波,然后开展了以±1100 kV特高压直流输电线路Z38102AL型铁塔为对象的模型比例为1:12.5的平原情况下雷电屏蔽模拟试验,并开展高速摄影观测。进行试验绕击概率统计分析,得到±1100 kV输电线路绕击概率的空间分布近似为抛物线,且正极性工作电压下,线路的屏蔽性能差;杆塔另一侧的负极性导线对靠近高压电极一侧的正极性导线的引雷能力有一定削弱作用,但对避雷线和大地的屏蔽性能影响不大。并将试验结果与交流500 kV线路模型试验进行对比,说明在缩比模型试验中应尽可能采用大的缩比比例,以在负保护角情况下有效避免夸大避雷线的引雷能力,提高模型有效性。根据高速摄影机观测结果分析了绕击输电线路放电过程,并开展电压波形同步分析,说明了导线的负极性电压对迎面流注起始和发展以及下行先导发展的抑制作用。     

±1100kV输电线路雷电屏蔽特性的模型试验及观测

雷害是输电线路故障的主要原因之一,而当前±1100kV特高压直流输电线路雷电屏蔽系统的设计主要借鉴较低电压等级输电线路的运行经验,因此有必要开展模型试验为对±1100kV直流输电线路的雷电屏蔽性能进行研究。首先针对铁塔表面发生电晕时的电场强度幅值和变化率确定了采用负极性250/2500μs操作冲击电压波,然后开展了以±1100kV特高压直流输电线路Z38102AL型铁塔为对象的模型比例为1:12.5的平原情况下雷电屏蔽模拟试验,并开展高速摄影观测。进行试验绕击概率统计分析,得到±1100kV输电线路绕击概率的空间分布近似为抛物线,且正极性工作电压下,线路的屏蔽性能差;杆塔另一侧的负极性导线对靠近高压电极一侧的正极性导线的引雷能力有一定削弱作用,但对避雷线和大地的屏蔽性能影响不大。并将试验结果与交流500 kV线路模型试验进行对比,说明在缩比模型试验中应尽可能采用大的缩比比例,以在负保护角情况下有效避免夸大避雷线的引雷能力,提高模型有效性。根据高速摄影机观测结果分析了绕击输电线路放电过程,并开展电压波形同步分析,说明了导线的负极性电压对迎面流注起始和发展以及下行先导发展的抑制作用。     

输电线路杆塔塔头引雷能力模拟试验研究

为了研究架空输电线路杆塔塔头的引雷效果,笔者建立了按1﹕25比例缩小的平原500 kV典型交流输电线路模型,采用标准操作冲击电压进行了大量的放电试验。通过试验数据分析,笔者得出了杆塔头部至输电线路档距中央方向的绕击概率的变化情况。结合现场运行经验和理论分析可知:杆塔头部的引雷能力明显,但其保护范围有限;在距离杆塔不远区域,输电线路的绕击概率最高。该试验不仅可以为雷电屏蔽模拟试验中电极放置位置提供参考依据,也指出了输电线路中需要加强防雷措施的易遭受绕击区域,对线路安全运行水平的进一步提高具有指导意义。     

高原山地500kV输电线路雷电屏蔽特性试验研究

运行经验表明,雷电绕击是引起220kV以上电压等级输电线路雷击跳闸的主要原因,为了更好地了解500kV输电线路空间各个落雷点的绕击概率分布情况以及避雷线保护角对屏蔽性能的影响,以贵州500kV典型输电线路为研究对象,通过对缩小的输电线路杆塔模型进行空间绕击屏蔽模拟试验,研究结果验证了负保护角在防绕击性能上的优越性,研究...     

500kV同塔4回输电线路绕击的耐雷性能

为研究同塔4回输电线路绕击耐雷性能,采用改进电气几何模型对其进行了分析。同塔4回输电线路导线数目多,避雷线需同时保护多相导线,因此必须通过确定雷电绕击的范围以得到绕击计算时所需的击距系数k、临界击距rsc、最大击距rsmax、年落雷次数N和雷击击距为r的概率等基本条件。在实际分析验证典型塔型的基础上建立了计算模型,改变相应参数得出绕击跳闸率n与杆塔高度hc、避雷线保护角θs、地面倾角θg、击距系数k等的对应变化关系。结果表明,n随hc增加、θs增大、θg增大、k减小而增大,采用负θs和降低hc是提高500kV同塔4回线路绕击耐雷性能的有效办法。     

地形对特高压同塔双回输电线路雷电屏蔽性能的影响

为研究地形条件对特高压输电线路的雷电屏蔽性能及山坡对放电过程的影响,采用最大距离为11 m的放电间隙进行雷击模拟试验。以型号为SZ322的铁塔为研究对象,将杆塔缩比取为1:12.5,研究了斜坡对放电路径走向及放电参数的影响。采用波形参数为80/2 500μs的负极性操作冲击电压波来模拟雷电先导,统计分析了平地与山坡2种地形条件下的放电路径选择概率、放电电压、放电时间等参数。研究结果表明:山坡改变了空间电场的分布,增大了特高压输电线路的雷电绕击空间;当高压棒电极与斜坡的垂直距离小于其与输电线路侧面的距离时,斜坡将影响放电路径的走向,且缩短放电先导与输电线路之间的距离会增大输电线路的绕击概率;当高压棒电极与斜坡和平地之间的垂直距离相同时,地形条件对该间隙的放电电压均值基本无影响,但会影响放电时间和放电的分散性。该研究结果对不同地形条件下特高压输电线路的雷电防护设计具有一定的参考价值。     

基于长间隙放电试验适用于大尺寸输电线路的改进电气几何模型

电气几何模型(electric geometry model,EGM)作为解决雷电屏蔽问题的工程模型,广泛应用于计算评估高压、超高压输电线路的雷电绕击性能。然而,随着特高压输电线路杆塔高度的提高和空气间隙的增长,运用现有EGM得到的绕击率和实际观测数据有较大出入。鉴于此,该文基于1~10m的棒-棒长空气间隙负极性20/2500μs操作冲击50%放电电压试验数据,并引入Idone的雷电通道回击速度概率分布,修正了现有击距公式;再根据棒-棒间隙和棒-板间隙的50%放电电压在4m处发生翻转的特点,结合试验结果修正了大地的击距系数,提出了一种适用于大尺寸输电线路的改进EGM。最后运用该文提出的改进EGM分别对日本500、1000和中国1000k V交流输电线路的绕击率进行计算,与日本长期的雷击观测数据对比表明:该文提出的改进EGM较现有EGM更加适合大尺寸输电线路,尤其是各相导线绕击比例和观测数据更加吻合。该文提出的改进EGM能为大尺寸输电线路雷电屏蔽设计提供参考。     

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。     

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。     

±500 kV直流输电线路雷电屏蔽模拟试验研究

模拟试验是研究超/特高压输电线路绕击特性的一个重要手段,针对直流线路标称电场对线路雷电绕击特性的影响问题开展模拟试验研究,首先从模拟试验比例尺的确定、地闪先导过程近区电场的模拟和模型线路标称电场模拟三方面论证了试验的物理等价性;在计及直流电压的条件下,通过放电试验得出了±500kV输电线路G4–40型杆塔绕击空间分布;试验中观测到主放电击中导线(或避雷线)的同时,避雷线(或导线)上残存的迎面流注。依据试验现象,定性分析了标称电场对绕击特性的影响机理;对试验结果定量分析表明,计及直流电压后G4–40型杆塔正极绕击率为不考虑直流电压时的1.79倍。     

降低输电线路雷击跳闸率的研究与应用

对输电线路空间落雷点绕击频次、避雷线保护角、输电导线电位、接地电阻等参数以及不同的地形地貌等环境因素对输电线路绕击概率的影响进行系统地研究,为输电线路防雷措施的研究提供了大量的试验数据.通过典型的220 kV输电线路(Z1型杆塔)在保护角为+17.下的缩比模型试验,得出雷电空间各点绕击频次的分布,为防绕击避雷针在输电线...     

高压输电线路雷电绕击分析方法及模拟试验研究*

大量线路雷电跳闸故障统计资料显示,雷电绕击是引起电压等级为500 kV及以上输电线路雷击跳闸的主要原因。综述了几种有代表性的输电线路雷电绕击分析方法,并介绍了在南方电网昆明特高压基地开展的雷电绕击模拟试验研究。试验模拟了下行雷电先导接近线路时输电线路上行先导起始和发展的过程。试验结果表明,导线、地线会产生上行先导放电,且地线上行先导放电起始易于导线,导线、地线上行先导发展速度约为1.2～2.4 cm/?s。该结果可为雷电绕击分析提供了试验基础和物理参数。     

110～500 kV输电线路的绕击雷害分析

文章以避雷线、导线的雷电击距及引雷角相等,分析了110～500 kV输电线路绕击雷害,并提出了确定110～500kV输电线路避雷线的引雷范围、保护范围、绕击范围的方法。分析计算结果表明:110～500kV输电线路的绕击雷害与线路附近及档距中央导线下方的凸出地形、树木、建筑物,以及避雷线对导线的保护角、避雷线与导线之间的垂直距离等有关。     

直流输电线路绕击耐雷性能及防护措施试验分析

为论证直流输电线路工作电压对其绕击耐雷性能的影响,并评估在避雷线上安装水平侧针和减小保护角两种防护措施的防护性能,针对士500 kV直流输电线路G4-40型杆塔开展了1:40的雷电绕击模拟试验研究.试验结果表明:在极导线施加正极性直流工作电压后,模拟输电线路的绕击空间明显增大,直流工作电压增强了迎面流注的起始能力是造成...     

500kV／22OkV同塔四回线绕击跳闸率的研究

分析了500kV／220kV同塔四回输电线路的绕击耐雷性能,采用电气几何模型法EGM来计算绕击跳闸率。采用暴露弧法计算每根导线绕击跳闸率,以暴露弧为0时对应的雷电流作为雷电的最大绕击电流,并分析了地面倾角、杆塔结构等因素对500kV／220kV同塔四回输电线路绕击跳闸率的影响。结果表明,雷电绕击多发生在500kV线路上;随着地面倾角增大,绕击跳闸率增大;绕击跳闸率随避雷线横担长度增长而减小,但对220kV线路影响不大。通过详细分析和计算,对塔型设计方案进行了验证、比较。     

500kV/220kV同塔四回线绕击跳闸率的研究

分析了500 kV/220 kV同塔四回输电线路的绕击耐雷性能,采用电气几何模型法EGM来计算绕击跳闸率。采用暴露弧法计算每根导线绕击跳闸率,以暴露弧为0时对应的雷电流作为雷电的最大绕击电流,并分析了地面倾角、杆塔结构等因素对500 kV/220 kV同塔四回输电线路绕击跳闸率的影响。结果表明,雷电绕击多发生在500kV线路上;随着地面倾角增大,绕击跳闸率增大;绕击跳闸率随避雷线横担长度增长而减小,但对220 kV线路影响不大。通过详细分析和计算,对塔型设计方案进行了验证、比较。     

基于改进电气几何模型的保山220 kV输电线路绕击跳闸率计算

针对传统规程法计算输电线路绕击跳闸率精确度低的问题,采用改进电气几何模型,引入山区地面倾角,通过求出暴露距离,进而根据雷电流概率分布得到绕击跳闸率。对保山电网朝黄II回输电线路进行绕击风险评估,分析地面倾角和避雷线保护角对绕击性能的影响。结果表明,采用改进电气几何模型的结果要比规程法的结果更精确,地面倾角和避雷线保护角增大,绕击跳闸率也随之增大。