操作冲击电压下空间电荷对棒—线间隙放电的影响

绕击是造成超特高压输电线路雷击跳闸的主要原因,而在绕击事故中,空间电荷的作用不容忽视。为研究空间电荷对雷电绕击输电线路的影响,笔者对150 cm棒—线间隙施加正负操作冲击电压,采用高速摄像系统对放电发展过程进行观测并对外径不同的线电极上的击中次数进行了统计分析,测量了棒对不同外径线电极的预放电电流,采用积分电流法得到线电极周围的空间电荷量,通过ANSYS仿真得到空间电荷对电场的影响。实验结果发现:正操作冲击电压下空间电荷的屏蔽作用对放电击中点的影响较大,而负操作冲击电压下,空间电荷的屏蔽作用不是影响击中次数和放电路径的主导因素;空间电荷的屏蔽作用与线电极的尺寸有关,线电极的外径越大,其表面空间电荷的屏蔽作用越小。     

特高压交流输电线路的雷电屏蔽分析模型

绕击是引起超高压、特高压输电线路雷击跳闸的主要原因。将低电压等级输电线路绕击防护经验直接外推至更高电压等级时具有一定的局限性,可能导致新建线路的绕击耐雷性能显著低于预期值。基于先导发展的绕击分析模型细致地考虑了影响雷击发展物理过程各种因素的影响,较传统工程化分析方法更适用于新建电压等级线路的绕击性能评估。但由于对雷击物理过程和长间隙放电机理认识的不足,不同时期不同学者对雷击过程描述所采用的模型和方法不尽相同,若将现有学者所提出的绕击分析模型直接用于工程中,不同分析模型所得结果差异较大。为此,通过对比现有的雷电观测资料,认为Cooray提出的下行先导通道模型与最新的雷电观测结果比较相符;对迎面先导起始工程判据的对比分析结果表明,当导线对地高度10.0 m时,Rizk感应电压法和临界电晕半径法计算得的先导起始电压结果一致,外推至实际导线对地高度时,Rizk感应电压法的计算结果与长间隙放电理论相违背;同时依据长间隙放电理论,提出了下行先导和迎面先导的相对速度比近似等于迎面先导通道单位长度电压降与导线感应电压增量之比的迎面先导持续发展条件,建立了基于Schwarz-Christoffel变换的能考虑任意地形的2维特高压输电线路雷电屏蔽分析模型;该分析模型解释了传统先导发展模型无法解释的特高压输电线路ZMP2和ZBS2型杆塔的中相屏蔽问题。计算结果表明,在典型的平原、斜坡和山顶地形下,ZMP2和ZBS2型杆塔的绕击跳闸率低于设计预期值0.1次/(100 km.a)。     

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。     

避雷针迎面先导发展物理过程仿真研究

开展避雷针迎面先导起始及发展过程的仿真研究对建立正确的雷电屏蔽分析模型具有重要意义。基于长间隙放电的物理机制,建立了包括正极性电晕起始与流注发展、先导起始、先导–流注体系发展等物理过程的迎面先导发展物理过程仿真模型,并使用实验室和自然雷电条件下的迎面先导发展过程观测结果对其进行了验证,最后采用该模型对避雷针迎面先导特性进行了分析讨论。结果表明:该模型的计算结果与实验室条件下和一次自然雷电条件下获得的正极性迎面先导发展过程观测结果相吻合;迎面先导起始时刻随着雷电流幅值和避雷针高度的增加而提前;避雷针迎面先导的发展过程主要受雷电流幅值、避雷针高度影响,其发展速度随着下行先导的趋近而逐渐增加;由实验室条件下的正极性棒–板间隙放电获得的先导起始特性直接用于自然雷电中正极性迎面先导起始的计算,以及在迎面先导发展过程的计算中假设迎面先导发展速度与下行先导发展速度成一固定比例是不合适的。     

输电线路雷电屏蔽模拟试验影响因素

为研究影响输电线路雷电屏蔽性能的因素,选取500 kV交流输电线路为对象,针对电极沿档距方向放置位置、雷电先导入射角、线路保护角、地面倾斜角、冲击电压类型和模型比例等诸多因素开展了试验研究。近十万次放电试验表明,绕击概率随电极倾斜角度和线路保护角增大而增大、随地面倾斜角增大而先增大后减小。观测到了主放电击中导线(避雷线)的同时,也观测到避雷线(导线)上竞争失利的残余迎面流注,并绘制了1:80、1:40和1:25这3种缩比模型分别在标准雷电冲击(-1.2μs/50μs)和标准操作冲击(-250μs/2 500μs)下的绕击空间分布图。最后结合定量计算,建议将电极放置于能够反映线路平均绕击概率的区域,并采用标准雷电波进行小尺寸雷电屏蔽模拟试验,为今后更深入进行特高压线路防雷性能试验研究提供了参考。     

操作冲击下空间电荷对间隙放电的影响

绕击是造成超特高压输电线路雷击跳闸的主要原因,很多学者认为空间电荷是造成绕击事故的原因之一。为深入研究空间电荷对雷电放电的影响,本文搭建了100cm板-针间隙,对其施加正、负极性操作冲击电压,采用高速摄像系统对放电发展过程进行观测。为定量分析空间电荷对放电发展的影响,测量了正板-针间隙预放电电流,通过提取电荷电流,并对其积分得到空间电荷量的大小。试验结果发现:正、负极性操作电压下,放电发展都是由正极性电极指向负极性电极;正极性操作冲击电压下,放电击中点在针电极头部的概率随着针头部曲率半径的增大而增大。在相同的试验条件下,板-尖头针间隙的空间电荷量最大,随着针电极头部曲率半径逐渐增大,空间电荷量逐渐变小。     

基于先导发展的特高压线路雷电屏蔽模型研究

基于长空气间隙的放电理论建立雷电屏蔽的先导发展模型,利用该模型进行特高压直流线路雷击过程仿真,并计算文献中给出的实际线路的雷电屏蔽性能。仿真计算结果表明：特高压线路存在明显的“回头雷击”现象;利用雷电屏蔽模型计算的结果较电气几何模型计算的结果更接近实际运行数据,可用于工程实际仿真计算。     

不同类型避雷针雷击接闪效能差异的实验评价方法

探讨一种直观、易于理解且反映雷击放电机理的实验方法,以评价不同类型避雷针的雷击接闪效能差异,对雷电防护领域形成共识显得尤为重要.为此,论文首先分析了雷电环境下地面目标物上避雷针的雷击接闪过程,指出不同类型避雷针接闪效能的差异主要体现在对迎面放电过程的影响上;接着,提出了如下实验评价方法:采用针-板间隙的放电实验布置,对4m及以上间隙施加1.2/50μs标准雷电波模拟迎面流注放电过程,对6m及以上间隙施加250/2500μs标准操作波模拟迎面先导放电过程;然后,通过比较非传统避雷针与传统避雷针的放电起始时刻与平均发展速度2个指标,以评价不同类型针的接闪效能差异;最后,利用所提方法对典型提前放电(early streamer emission,ESE)非传统避雷针与传统避雷针开展了接闪效能差异的评价实验.实验结果表明:ESE针与传统避雷针的评价指标基本一致,不具备研发商所宣称的引雷增效作用.     

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。     

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。     

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。     

1000kV特高压交流输电线路防雷电绕击技术

雷电绕击是造成特高压输电线路跳闸的主要原因.根据国内外输电线路现有防雷技术及运行经验,综合分析几种防雷电绕击实用新技术,并且探讨各防雷技术用于特高压交流输电线路的可行性及适用范围,以期为我国1 000kV特高压交流输电线路防雷电绕击提供支持.     

1000 kV特高压输电线路防绕击问题的探讨

绕击是1000 kV特高压输电线路雷击跳闸的主要原因,为探讨此问题,分析并比较了目前输电线路绕击计算方法—规程法与电气几何模型法,指出电气几何模型将雷电的放电特性与线路的结构尺寸结合起来,很好解释了线路屏蔽失效现象,用于特高压的绕击计算中,并依据电气几何模型的原理提出减小1000kV线路绕击跳闸率的措施:减小避雷线保护角、安装可控放电避雷针、架设旁路屏蔽地线。     

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。     

高压输电线路先导发展绕击分析模型研究

雷电绕击是关系到特(超)高压输电线路安全稳定运行的关键问题之一。针对特(超)高压输电线路的特点,在总结前人研究结果的基础上,提出适用于特(超)高压线路的雷电上行先导起始判据,建立了基于先导发展法的绕击模型,并以日本特高压同塔双回线路的运行经验对模型进行了验证。基于该模型,对不同地形条件下、考虑线路运行电压的特高压直流线路的雷击问题进行研究,为改善线路的防雷性能提供帮助。     

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。     

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。     

国外对特高压输电线路雷击跳闸原因的一个新观点

介绍了国外在分析特高压输电线路雷击跳闸原因时提出的一个新观点,即雷电击中档距中间部位的避雷线会引起避雷线相导线间隙击穿放电,进而引起线路跳闸。采用避雷线负保护角并不能避免这种放电发生。提高避雷线保护匠有效性可以通过减小避雷线一相导线间隙击穿概率来达到。     

山区500kV输电线路雷电屏蔽性能模型试验研究

雷害是影响500 kV输电线路安全稳定运行的主要因素之一,其中雷电屏蔽失效引起的跳闸占很大比例。特别在山区,雷电屏蔽失效引起的线路跳闸问题显得更为突出。为了深入研究超高压输电线路的雷电屏蔽性能,此次进行的山区输电线路绕击模型试验,考虑了斜山坡坡度、跨越山涧杆塔、非垂直落雷等因素的影响。试验结果表明,由于山区地形的影响,绕击率远高于平原地区。     

基于随机理论的特高压输电线路雷电屏蔽模型

The operation data obtained abroad indicates that shielding failure in UHV transmission lines mostly accounts for the tripping-out accidents introduced by lightning striking the transmission line.Based on the discharge theories of long air gap and randomness theory,a leader progression model of lightning shielding failure is presented in this paper.The random characteristics of the downward and upward leader are simulated in this model.The ground slope angel is also considered in this model by using coordinate transformation.Moreover,the system voltage is also taken into consideration in this model.The simulation results show that the good agreement between this model and the field data.And the results suggest that return striking exist obviously in UHV transmission line.